1 南开大学物理科学学院, 天津 300071
2 南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
3 山西大学极端光学协同创新中心, 太原 030006
4 河南工程学院材料工程学院, 河南省电子陶瓷材料与应用重点实验室, 郑州 451191
铌酸锂晶体的内偏置场对铁电应用、电光应用和非线性光学应用等均有直接影响。本工作建立了铌酸锂(LN)晶体内偏置场测试方法, 对同成分铌酸锂(CLN)晶体、近化学计量比铌酸锂(nSLN)晶体、掺杂铌酸锂(doped LN)晶体的内偏置场和矫顽场进行测量。结果表明, CLN晶体内偏置场最高(Eint=2.53 kV/mm), nSLN晶体的内偏置场大幅降低, 其中富锂熔体法生长和气相输运平衡(vapor transport equilibration, VTE)法结合得到的nSLN晶体的内偏置场最小, 与CLN晶体相比降低了约两个数量级; 掺杂铌酸锂晶体的内偏置场与CLN晶体相比也普遍降低, 其中掺6.5%(摩尔分数)Mg的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的四分之一, 掺7%(摩尔分数)Zn的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的六分之一。最后对组分和掺杂影响内偏置场的因素进行了简要分析。
铌酸锂晶体 内偏置场 名义纯 掺杂 本征缺陷 阈值浓度 lithium niobate crystal internal bias electric field nominally undoping doping intrinsic defect threshold concentration
以掺杂4 mol%Hf4+的LiNbO3:Fe:Hf系列晶体(［Li］/［Nb］比变化)为研究对象，研究了系列晶体的可见吸收光谱，在632.8nm的写入光下晶体的衍射效率、灵敏度和抗光散射能力在不同［Li］/［Nb］下的变化规律.研究发现Hf4+的浓度达到阈值浓度后，随着［Li］/［Nb］比的增大，晶体的可见吸收边会发生红移，而且晶格中［Fe2+］/［Fe3+］也会增加，这就导致随着［Li］/［Nb］比的增加，样品的衍射效率逐渐减小，写入时间缩短，灵敏度增大.同时，在晶体中，随着［Li］/［Nb］的增大，陷阱中心Fe2+Li数量增大会使得晶体抗光散射能力减弱.
铪铁铌酸锂 阈值浓度 锂铌比变化 LiNbO3:Fe:Hf Threshold concentration Concentration of ［Li］/［Nb］ variation
