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第1章 铌酸锂晶体的基本结构与性质1

1.1 Li2O-Nb2O5系相图1

1.1.1 Li2O-Nb2O5系相图概述1

1.1.2 LiNbO3的同成分点2

1.1.3 LiNbO3的单相区域3

1.1.4 Li2O-Nb2O5系不同相之间的转化4

1.2 铌酸锂的晶格结构5

1.2.1 基本晶格结构5

1.2.2 原胞7

1.2.3 基本晶面8

1.3 铌酸锂晶体的基本物理性质10

1.3.1 物理坐标系10

1.3.2 基本力学性质12

1.3.3 基本热学性质14

参考文献16

第2章 铌酸锂晶体的生长18

2.1 铌酸锂晶体的生长特性18

2.2 原料的合成及熔体的准备22

2.3 最佳生长条件的选择24

2.4.1 影响晶体半径的因素28

2.4 铌酸锂晶体的等径生长28

2.4.2 铌酸锂晶体生长中热场的作用30

2.4.3 加热器功率波动对熔体高度及晶体半径的影响31

2.5 高温退火与单畴化33

2.6 导模法生长铌酸锂晶体34

2.7 大尺寸光学级铌酸锂晶体的生长35

参考文献37

第3章 铌酸锂晶体的缺陷结构及能谱39

3.1 铌酸锂晶体的本征缺陷结构39

3.2.1 掺杂离子在铌酸锂晶格中的占位42

3.2 铌酸锂晶体的非本征缺陷结构42

3.2.2 掺镁、掺锌铌酸锂晶体的缺陷结构43

3.2.3 掺铟、掺钪铌酸锂晶体的缺陷结构46

3.2.4 共掺镁铌酸锂晶体中掺杂离子的占位47

3.2.5 氢离子在铌酸锂晶格中的占位49

3.3 铌酸锂晶体的能级结构50

3.3.1 基本能带50

3.3.2 负一价氧离子52

3.3.3 小极化子和双极化子52

3.3.4 氧空位54

3.4.1 名义纯铌酸锂晶体的OH-吸收谱55

3.4 铌酸锂晶体的OH-吸收谱55

3.4.2 高掺杂铌酸锂晶体的OH-吸收谱57

3.4.3 共掺镁铌酸锂晶体的OH-吸收谱58

3.4.4 低掺杂铌酸锂晶体的OH-吸收谱59

3.5 铌酸锂晶体的拉曼光谱60

3.5.1 基本理论60

3.5.2 同成分铌酸锂晶体的拉曼光谱62

3.5.3 近化学计量比铌酸锂晶体的拉曼光谱64

3.5.4 掺杂对铌酸锂晶体拉曼光谱的影响65

参考文献66

第4章 铌酸锂晶体的畴结构70

4.1 铌酸锂晶体的铁电畴70

4.2 铌酸锂晶体的选择腐蚀71

4.3 铌酸锂晶体的原生畴结构76

4.4 稳态畴结构的形成79

4.5 铌酸锂晶体的再极化机理81

4.6 晶体生长和退火过程中温度梯度对畴的影响87

4.7 退火对晶体近表面畴结构的影响89

参考文献93

5.1 电导率94

第5章 铌酸锂晶体的电学性质94

5.2 介电特性99

5.2.1 热电效应99

5.2.2 介电常数100

5.2.3 压电效应和逆压电效应101

5.3 铌酸锂晶体中的热扩散103

5.4 铌酸锂晶体中的弛豫现象106

5.5 铌酸锂晶体的热电场108

5.6 铌酸锂的驻极体效应和弛豫极化113

5.7 铌酸锂晶体的热电子发射115

5.8 铌酸锂晶体的有效离子电荷和自发电矩121

参考文献125

第6章 铌酸锂晶体的光学和电光性质126

6.1 一般光学性质126

6.2 电光效应129

6.2.1 Pockels效应130

6.2.2 Kerr效应130

6.3 各向异性介质的电光效应131

6.3.1 Pockels效应和Kerr效应131

6.3.2 排序对称性132

6.3.3 晶体对称性133

6.4.1 相位调制器137

6.4 电光器件137

6.4.2 相位延迟器140

6.4.3 光强调制器141

6.4.4 光学隔离器146

6.4.5 扫描器147

参考文献148

第7章 铌酸锂晶体的非线性光学性质149

7.1 非线性光学原理149

7.1.1 光学非线性的起因149

7.1.2 二阶非线性光学150

7.2 各向异性介质中的非线性光学系数153

7.3 三波相互作用的耦合波方程156

7.4 二次谐波发生160

7.4.1 耦合波方程160

7.4.2 相位匹配条件162

7.4.3 相位匹配方法163

7.4.4 LiNbO3晶体中的二次谐波发生167

7.4.5 在周期极化LiNbO3晶体中的准相位匹配(QPM)169

7.5 光学参量放大与振荡171

参考文献172

8.1 光折变效应173

第8章 铌酸锂晶体的光折变效应173

8.2 光折变全息记录与光折变三维存储器179

8.2.1 光折变体全息图的基本原理179

8.2.2 光折变体全息存储技术的主要特点179

8.2.3 光折变三维存储器的编码方式180

8.2.4 光折变三维存储器的曝光技术181

8.2.5 光折变三维存储器的固定技术181

8.3 光折变光感应光散射182

8.3.1 对称的各向同性扇形效应182

8.3.2 对称的各向异性扇形效应184

8.3.3 尺寸效应及扇形光散射的抑制方法185

8.3.4 光爬行效应与90散射光放大186

8.3.5 双掺铌酸锂晶体的光致光散射光强阈值效应及其应用187

8.4 紫外光折变非线性光学效应195

8.4.1 掺杂铌酸锂晶体的紫外光折变特性196

8.4.2 近化学配比掺镁铌酸锂晶体197

8.4.3 掺杂铌酸锂晶体紫外光致光散射198

参考文献201

第9章 铌酸锂晶体的光学均匀性204

9.1 铌酸锂晶体光学不均匀性的特点204

9.2 铌酸锂晶体的电致光学不均匀性207

9.3 掺杂和热处理对铌酸锂晶体光学均匀性的影响213

9.4 铌酸锂晶体光学均匀性的检测方法215

9.4.1 偏振光学方法215

9.4.2 晶体双轴性的测量217

9.4.3 由二次谐波发生与温度的关系测定晶体的光学不均匀性218

9.4.4 由相位匹配角的偏差检测铌酸锂晶体的光学不均匀性220

9.4.5 正交偏光干涉法224

参考文献228

10.1 准相位匹配理论229

第10章 铌酸锂晶体的畴工程229

10.2 LiNbO3晶体的畴工程与周期极化铌酸锂(PPLN)晶体233

10.3 PPLN晶体准相位匹配技术发展的一些突出实例237

参考文献239

第11章 铌酸锂晶体的掺杂工程241

11.1 光折变掺杂241

11.1.1 单掺杂241

11.1.2 双掺杂243

11.2 抗光折变掺杂245

11.2.1 高掺镁铌酸锂晶体245

11.2.2 高掺锌、铟、钪铌酸锂晶体254

11.2.3 光致暗迹258

11.2.4 双阈值效应259

11.3 光折变与抗光折变离子双掺杂263

11.4 钛扩散光波导265

11.5 氢离子269

11.5.1 氢离子的掺入269

11.5.2 质子交换光波导270

11.5.3 光折变光栅热固定277

11.6 发光掺杂279

11.6.1 掺钕279

11.6.2 掺铒281

参考文献282

第12章 近化学计量比铌酸锂晶体286

12.1 同成分晶体的优缺点286

12.2 近化学计量比铌酸锂晶体的优异物理性能287

12.2.1 能谱的精细化287

12.2.2 基本物理性能的提高290

12.2.3 光折变性能的大幅提高292

12.3 近化学计量比铌酸锂晶体的生长296

12.4 近化学计量比铌酸锂晶体面临的问题299

参考文献301