一、LiNbO_3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响(论文文献综述)
许继开[1](2021)在《LiNbO3与硅基材料表面活化低温直接键合及应用研究》文中研究表明铌酸锂(Lithium niobate,LiNbO33)是一种集压电、铁电、电光、非线性光学、光折变、声光性能等效应于一体的多功能材料。由于其出色的电光系数和非线性光学系数,LiNbO33被认为是未来光子芯片设计和制备的主要材料。然而,LiNbO33稳定的晶体结构、高熔点、热膨胀系数大、脆性高等物理性质,严重地限制了与其他材料,例如:硅(Silicon,Si)、二氧化硅(Siliocn dioxide,Si O2)等,在结构和功能上的异质集成。此外,LiNbO33在中红外波段也具有出色的光学性质,但却很少被人用以进行光学器件的设计和制备。因此,开发具有与互补型金属氧化物半导体(Complementary metal-oxide semiconductor,CMOS)加工工艺兼容的LiNbO33与硅基衬底材料(即玻璃、二氧化硅和硅)间的直接键合技术,将极大地推动LiNbO33器件片上异质集成的发展。首先,本论文基于CMOS工艺兼容的真空紫外光活化法和等离子体活化法进行了铌酸锂和玻璃(Glass)间的直接键合研究。利用多种表面表征方法,对真空紫外光和等离子体与LiNbO33和Glass晶片间的相互作用分别进行了探究。实验结果表明,真空紫外光和等离子体活化能大幅度提高待键合晶片表面的亲水性。此外,经过15min真空紫外光活化和90s等离子体活化后,LiNbO33和Glass晶片的表面相对光滑平坦,且预键合效果最佳。随后,此活化参数下的LiNbO33/Glass预键合晶片置于150℃氮气保护环境下低温退火12h,以进一步地增强键合强度。通过多种界面表征方法,分别对真空紫外光和等离子体活化下的LiNbO33/Glass直接键合强度和界面进行了研究。真空紫外光活化和两步等离子体活化下的键合强度分别为2.70MPa和3.76MPa。两种活化方法均能有效地实现LiNbO33/Glass直接键合,并且键合强度足以承受机械加工和微纳加工过程中所产生的机械应力、热应力以及水对键合界面的应力腐蚀。利用透射电子显微镜对直接键合界面观察可以发现,真空紫外光活化和等离子体活化下的界面厚度分别为9.6nm和2.2nm。通过对比两种活化方法在键合效率、成本、效果等方面的优缺点,确立了以等离子体活化为主线进行LiNbO33/Si O2/Si和LiNbO33/Si直接键合工艺的研究。其次,利用氧等离子体活化、氮等离子体活化、两步等离子体活化进行了LiNbO33和Si O2/Si间的直接键合研究。利用上述所提到的等多种表面表征方法,对等离子体与Si O2/Si晶片间的相互作用进行了对比分析。实验结果表明,三种等离子体经过90s活化后,Si O2/Si晶片表面均变得十分亲水且相对光滑。同一种等离子体活化下,此时预键合面积最为理想。相同活化时间下,氧等离子体活化、氮等离子体活化、两步等离子体活化下LiNbO33/Si O2/Si的预键合强度依次增加。由X射线光电子衍射能谱的测试结果可知,预键合强度的增加主要归因于晶片表面有效地悬挂了与氮相关的化学键。将LiNbO33/Si O2/Si预键合晶片置于150℃氮气保护环境下低温退火12h,三种等离子体活化下的直接键合强度分别为1.85MPa、2.13MPa和3.45MPa。利用透射电子显微镜对直接键合界面观察可以发现,两步等离子体活化下的LiNbO33/Si O2/Si界面实现了原子间的键合。然后,利用等离子体活化进行了LiNbO33和Si间的直接键合研究。实验结果发现,氧等离子体活化、氮等离子体活化、两步等离子体活化下键合的LiNbO33/Si晶片,即使经过低温退火处理,其直接键合强度也不足以承受机械切割过程中所产生的应力。利用水蒸气辅助的两步等离子体活化能大幅度提升Si晶片表面的氧化程度,提升了LiNbO33/Si直接键合界面在低温退火过程中元素间的互扩散程度。150℃氮气保护环境下低温退火12h后,直接键合强度为3.28MPa。此外,利用上述各种表面和界面表征方法,探究了水蒸气辅助的两步等离子体对晶片表面和键合界面的影响。利用透射电子显微镜对直接键合界面观察可以发现,水蒸气辅助的两步等离子体活化下的LiNbO33/Si界面实现了原子间键合,其键合界面厚度为6.5nm。基于上述分析结果,推测并建立了LiNbO33/Si直接键合机理和模型。最后,基于LiNbO33在中红外波段出色的透光性,利用上述所开发的低温直接键合工艺,设计并制备等离子激元-纳流体器件。基于时间耦合模式理论,建立了金属-绝缘层-金属结构等离子激元-纳流体器件中,分析物引入纳米腔体前后,吸收光谱的强度变化与系统的额外损耗速率和固有损耗速率之间的理论模型,并搭建了纳米间隙对额外损耗速率和固有损耗速率的定量分析。同时,对光与物质间的相互作用所产生的光谱响应进行了研究。依据损耗工程的耦合设计,对预置信息进行编码,可在不同中红外波长下(即2.68μm、3.16μm和3.61μm)进行图案的动态呈现。
刘晓旭,韩聚洪,蔡和,杨峰,荣克鹏,安国斐,王浟[2](2021)在《用于光电对抗的高重频中红外激光器综述》文中研究说明高重频中红外激光器在光电对抗及其它领域具有重要的应用价值,其输出的激光波长覆盖了3μm~5μm,主要包括直接抽运式高重频中红外固体激光器、高重频中红外光纤激光器和高重频中红外光学参量振荡器3种类型。介绍了产生高重频中红外激光的主要技术方案,并讨论了上述3种类型激光器的相关进展状况。最后,对各种技术所存在的问题和未来的发展方向进行了分析与展望。
崔安阳[3](2020)在《铁电晶格一级相变与极化特性的光谱-显微学研究》文中研究说明物质结构和声子-电子耦合机制的研究以及相图的构建在凝聚态物理和材料科学研究领域具有基础的物理意义,结构特征直接决定了材料所具备的不同功能性和潜在应用。近年来,随着信息技术、微电子材料和半导体技术的飞速发展,“摩尔定律”极限引发了半导体和信息材料研究领域遭遇一系列瓶颈问题,这要求现在的半导体及相关新材料的研究务须实现纳米尺寸低维化、光电/压电转换效率高、机械性能优异、环境适应性强、化学性质稳定和时间稳定等多重要求的目标。然而,在探索具有优异物理特性的新材料系统的同时,诸多微电子领域的传统材料的物理结构等基本问题还未被彻底澄清,这一方面取决于对传统功能材料体系的可控制备和器件设计的完善研究,另一方面要求突破传统分析技术对该体系材料的微观和宏观结构以及物理特性的系统认识。本论文着眼于此,以具有新型环境友好型强机电耦合响应的K0.5Na0.5NbO3体系为主要研究对象,基于实现原位光谱学和扫描探针显微成像(SPM)的耦合技术在揭示丰富的晶格结构细节和铁电极化特性等方面开展系统工作,提出了光谱学数据分析的新方法,设计了一套用于机电耦合性能成像和结构分析的新技术。(一)发展了基于拉曼(Raman)光谱和压电力显微镜的原位耦合探测技术,总结铁电自发极化、晶体内部能量演变、晶格对称性和一级相变之间的物理规律:对于结构性质较为复杂的铁电体系相变而言,包括典型的钙钛矿型ABO3或LiNbO3型等结构的铁电材料,铁电自发极化被考虑作为探索铁电晶格动力学在掺杂和多场调控下的序参量。目前,很多技术被用于研究物质晶格结构和相变规律,如X射线衍射(XRD)、介电温谱、红外光谱和拉曼光谱等。基于扫描探针显微镜的压电力显微(PFM)技术被认为是观察铁电材料表面面内和面外极化结构的有力工具,亦可以用于分析极化翻转、畴壁角度和极化方向。然而,自发极化作为铁电相变序参量在铁电相变过程中的具体演变过程仍不清晰,特别是对于新型高性能K0.5Na0.5NbO3基铁电钙钛矿体系。因此,我们在本研究过程中搭建了在0.1-1μm分辨率的原位成像技术实现在变温度区间内观察材料表面自发极化演变、晶体内部能量演化、相变、内部应变和晶格对称性演变之间系统的物理关系。原位拉曼光谱学-PFM显微学技术在K0.5Na0.5NbO3基组分修饰的单晶中观察到了其正交O相中绝大多数的畴壁角度类型及其随着晶格结构一级相变的演变过程,包括180°畴壁、90°-a畴壁、90°-a-c畴壁和60°畴壁。不同自发极化在发生热诱导正交O相至四方T相的相变过程中的的热动力学特性与晶格内部分子内键合强度和内能变化过程直接相关,根据系统能量最低原理完善了其中具体的物理规律,如晶体内部应力和键合强度的增强直接决定了铁电90°畴壁密度的降低。(二)确定了三种分析铁电一级相变和对称性演变的散射判据,并基于拉曼散射机制揭示了铁电一级相变、结构畸变和声子特性之间的本质规律:根据分析非偏振和四种构型的偏振拉曼散射的实验归纳和从光散射机制的物理理论分析两方面入手,仔细地讨论了在K0.5Na0.5NbO3基单晶一级相变过程中的拉曼散射特征与结构特性之间物理关联性,明确了声子频率、偏振散射强度和退偏比可以作为分析分子结构、对称性和一级相变的判据。声子频率的移动与在升温或降温过程中的晶格膨胀(键长变化)、声子占据行为和相变均有关系,本研究澄清了它们与声子频移的关系。从理论上证明了偏振散射强度正比于晶格的分子极化率,揭示了晶格振动对应的散射强度与分子中核外电子在原子空间的动态之间的物理关系。另外,根据计算退偏比随温度变化的规律讨论了不同晶格振动模式的对称性比较和伴随一级相变的演变过程。这些用于分析结构和对称性变化的拉曼散射判据不局限于K0.5Na0.5NbO3基铁电体,这种分析思路可以推广应用于更多仍不成熟的材料的结构研究之中。(三)提出了基于机器学习和大数据技术对凝聚态光谱学数据分析的材料学结构研究方法:材料信息学(Material Informatics)研究在最近几年蓬勃发展,机器学习技术和大数据分析技术在辅助分析来自实验和理论的多维数据中发挥重要作用。本研究涉及的光谱学和显微成像学手段的实验数据都具有维度高和信息量丰富等特点,非常适合于结合统计学算法的方法做进一步研究。为此,我们首次尝试建立一个来自于K0.5Na0.5NbO3基铁电体的拉曼散射光谱数据集,并寻找、训练、优化和应用一个机器学习分类算法实现对于晶格相结构和相图的预测。研究中我们选择了径向基核函数的支持向量机和主成分分析算法来设计晶格结构分类器,并实现了对于一组“新”拉曼光谱对应的晶体结构的准确预测。这一工作在基于机器学习的材料结构分析的研究中建立了一个统一框架,实现了从材料合成、实验表征和计算建模的协同作用,实现了铁电相分类器从材料合成到结构预测的完整工作流程,并且可以推广到更广泛的材料、生物和化学领域。(四)实现了基于扫描探针的PFM技术在导电液体环境中的机电耦合性能的纳米级探测技术:PFM技术在铁电表面极化性质的分析中发挥了重要作用,其可以准确地准确的量化畴结构角度和识别极化方向。铁电体中极化行为是一种典型的机电耦合特性,作为电能与机械能相互转化的性质,其广泛存在于不同的物质系统之中,如生物细胞、能量存储和所有的压电材料。然而目前在活体中探测细胞或组织的电响应、在实时的电解液环境中观测电化学反应等技术非常落后,该课题旨在实现利用PFM技术实现在导电的电解液中对物质的机电耦合性质进行表面显微分析和成像,并最终通过探针选择、实验设计和理论模拟等系统研究实现了在0.5 M浓度以下的液体中对铁电极化的显微成像。同时,利用有限元分析模拟了探针在成像中遭遇的电场屏蔽效应,澄清了在高浓度和高导电液体中PFM成像困难的物理问题。这一技术的实现未来会对诸如水下电子器件性能的实时研究、生物压电活体分析和电化学实时探测等领域起到重要的推进作用。
刘丁[4](2019)在《基于偶氮苯衍生物BNB-Y8离子识别以及络合物非线性光学性质的研究》文中研究说明偶氮苯衍生物在特殊的光辐射下,可以发生从反式构型到顺式构型的变化,并会伴随样品的颜色、对离子的识别作用、折射率等一些性质的改变。由于偶氮苯衍生物具有优良的光响应特性,因此其在光开光、光电储存、离子识别、光学计算、光限幅等诸多领域具有广泛的应用前景。一方面,由于偶氮苯衍生物具有独特的结构特征,因此它们可以作为荧光探针用于识别和检测金属离子。最近几年,报道了一些有机分子作为荧光探针识别Al3+、Cu2+、Hg2+、Pb2+、Zn2+等离子,但是关于偶氮苯衍生物识别金属离子的报道不是特别多。另一方面,由于偶氮苯衍生物材料具有较大的非线性吸收系数和快的光学响应,因此其成为研究者关注的热点。但是对于如何使偶氮苯衍生物的非线性光学性质得到改善变成大家所关注的主要热点。近几年,报道了通过改变偶氮苯衍生物的苯环连接的基团、分子的共轭度以及溶剂不同来改变其非线性光学性质,然而关于离子调控其非线性光学性质的报道比较少。基于以上两方面的原因,本文利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和Z扫描等技术研究其偶氮苯衍生物分子对离子的识别作用和离子对其分子的非线性光学性质的调控作用,并解释了影响其相关作用的因素和机制。具体研究内容和结果如下:1.以偶氮苯衍生物BNB-Y8为探针,实现对铁离子的特异性识别作用。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等技术对BNB-Y8识别金属离子的作用进行检测,结果表明:(1)BNB-Y8对铁离子具有特异性识别作用;(2)BNB-Y8对Fe3+的识别作用和其偶氮苯分子构型无关;(3)铁离子和BNB-Y8的螯合作用导致其偶氮苯分子荧光淬灭;(4)Fe3(10)对BNB-Y8的异构化有所影响。之后通过BH曲线得出Fe3+与BNB-Y8是以1:1的比率结合的。2.利用Z扫描技术对BNB-Y8-Fe(III)络合物的非线性光学性质进行研究,结果表明:在532 nm波长激发下,加入铁离子后,增强了BNB-Y8的双光子吸收特性。3.利用Z扫描技术对BNB-Y8-F(I)络合物的非线性光学性质进行研究,结果表明:(1)在任何波长激发下,单独的BNB-Y8表现为双光子吸收;(2)在470 nm(吸收共振区)波长激发下,加入氟离子后,络合物表现为饱和吸收,并且随着络合物浓度或入射激光能量的增加,饱和吸收逐渐增强;(3)在532 nm(吸收边缘区)波长激发下,加入氟离子后,在小于0.2?J低入射激光能量的激发下,络合物表现为双光子吸收,并随着络合物浓度的增加,双光子吸收逐渐增加,而在大于0.2?J入射激光能量的激发下,络合物的非线性曲线变为谷中有峰的形状,即存在双光子吸收和饱和吸收的竞争作用;(4)氟离子和BNB-Y8的络合物的非线性光学性质存在一定的波长和入射激光能量的依赖关系。非线性发生改变的机理主要归属于F-通过氢键与BNB-Y8的络合物改变了分子的共轭度、分子内电荷的转移以及分子体系的能级。总之,本论文一方面研究了BNB-Y8对Fe3+的特异性识别作用,使其在铁离子的检测方面具有潜在的应用前景。另一方面,利用Fe3+和F-实现了对BNB-Y8的非线性光学性质的调控作用。单独的BNB-Y8和BNB-Y8-Fe(III)/BNB-Y8-F(I)络合物非线性光学性质相比,其络合物的非线性吸收有所改变(增加其双光子吸收或者实现从双光子吸收到饱和吸收的翻转等),主要原因可归属于BNB-Y8与铁离子和氟离子之间的螯合作用和氢键作用更有利于形成络合物,从而改变了相应的分子内电荷转移、分子的共轭度以及改变了分子体系的能级。本文的研究结果表明偶氮苯类化合物(BNB-Y8)在识别离子及其非线性材料方面有很好的应用价值。
卢伟群[5](2019)在《新型碲酸盐功能晶体的探索》文中研究指明特殊的三维空间周期结构赋予晶体声、光、电、磁、热等丰富多彩的特异性质。不同于天然晶体材料,人工晶体被给予了科学调控与设计的理念,可以针对性地应用于不同的场景,在信息通信、激光、半导体、新能源等领域无不显示其独特的优势,在功能材料领域占据极其重要的地位。碲酸盐晶体结构的多样性,使其具备功能的多样性,近些年来,碲酸盐功能晶体材料已经在二阶非线性光学、压电、光折变等方面展现出优异的特性,受到国内外科研工作者的高度重视。我们的研究目标为在碲酸盐体系中探索新型的性能优异的声光晶体和非线性光学晶体。本论文一共分成六章,每个章节的主要内容如下:在第一章,我们主要介绍了声光晶体、非线性光学晶体和碲酸盐功能晶体三个部分,并据此提出了探索功能性碲酸盐晶体的选题依据、目的及主要研究内容。在第二章,我们主要介绍了探索功能性碲酸盐晶体的过程中所涉及的实验原料、固相合成方法、晶体生长方法与设备、X射线衍射分析、性能测试表征以及第一性原理计算。在第三章,我们通过将TeO2晶体与TiO2晶体的优势相结合的方式,设计并生长了新型TiTe308晶体。目前为止,我们以Li2CO3-TeO2为助熔剂,采用Φ100 mm的坩埚,TiTe3O8晶体的最大尺寸可达65 mm × 55 mm × 35 mm,质量为268.19 g,晶体通透,整体质量良好。TiTe308晶体(400)面的摇摆曲线半峰宽仅为55";TiTe3O8晶体的实验密度为5.626 g/cm3,达到理论密度值的98%,表明助熔剂法生长的TiTe308晶体质量优异,能够满足本征物理特性表征的要求。TiTe308晶体的热导率从25 ℃时的3.321 W/(m·K)增大到300℃时的3.725 W/(m·K),此趋势有助于TiTe308晶体在较高温度下的声光应用。TiTe308晶体的带隙为3.37 eV左右。TiTe3O8晶体在600~5400 nm波长范围内能够保持大于70%的高透过率,在540~6000 nm波长范围内能够保持大于60%的高透过率。我们采用最小偏向角法测试了TiTe3O8晶体在546.1~2325.4 nm波长区间内的折射率,并通过Sellmeier方程进行了拟合。我们通过反推法得到了TTe3O8晶体沿[111]方向传播的纵波的声光优值大约为35× 10-18 s3/g,与Te02晶体沿[001]方向传播的纵波的声光优值相当。基于TiTe308晶体,我们设计与构造了高效声光调制器。以上结果表明,TiTe3O8晶体是一种潜在的性能优异的新型声光晶体材料。在第四章,针对TiTe3O8晶体存在的颜色问题,同时扩展在可见光波段的声光应用,我们设计了新型声光晶体ZrTe3O8。目前为止,我们以Li2CO3-Te2为助熔剂,采用Φ70 mm的坩埚,ZrTe3O8晶体的最大尺寸可达35 mm × 32 mm × 21 mm,质量为56.33 g。ZrTe3O8晶体(004)面的摇摆曲线半峰宽仅为39",ZrTe3O8晶体的实验密度为理论密度的99%,表明助熔剂法生长的ZrTe3O8单晶质量优异。我们系统地研究了ZrTe308单晶本征的热学和光学特性,在25~500 ℃的温度区间,ZrTe308晶体的线性热膨胀系数为10.15 × 10-6 K-1。ZrTe308晶体的比热从25℃的0-548 J/(g·K)增大到250 ℃时的0.611 J/(g·K)。ZrTe308晶体的热扩散系数从25 ℃的0.456 mm2/s增大到250℃时的0.496 mm2/s;热导率从25℃时的 1.38 W/(m·K)增大到250℃时的1.67 W/(m·K)。ZrTe308晶体的带隙大约为4.30 eV。ZrTe3O8晶体的紫外截止边在278 nm左右,在400~5800 nm波长区间内的透过率超过70%,晶体的红外截止边在7788 nm左右。ZrTe3O8晶体在632.8~1553 nm波长区间内的折射率从2.0889降低到2.0370。第一性原理计算表明,TeO4多面体和ZrO6八面体对ZrTe3O8晶体的光学性能起主要作用。在第五章,我们基于LiNbO3晶体,通过异价离子取代的方式设计并构造了新型的非线性光学晶体Li2ZrTeO6。目前,我们以Li2CO3-TeO2为助熔剂,能够通过Φ 60 mm的坩埚成功生长出尺寸为16 mm × 15 mm × 12 mm的Li2ZrTeO6单晶。Li2ZrTeO6晶体属于三方晶系,R3空间群,晶胞参数为a=5.175(2)A,c= 13.857(6)A,V= 321.4(3)A3,Z=3。Li2ZrTeO6晶体中的Zr原子与Te原子占据了 LiNbO3晶体中的Nb原子的格位,ZrO6八面体和TeO6八面体通过共顶点的方式相连接,构成三维结构框架。我们利用劳厄X射线背反衍射仪表征了L12ZrTeO6单晶(012)面的质量,不同位置的衍射图样对称清晰且一致,表明晶体整体质量优异,能够满足后续晶体的本征物理特性测试表征的要求。Li2ZrTeO6晶体的室温热导率为5.952 W/(m·K),与LiNbO3晶体5.6 W/(m·K)的室温热导率相当,表明Li2ZrTeO6晶体具有较好的热学特性。我们系统地研究了 Li2ZrTeO6单晶的线性与非线性光学特性,Li2ZrTeO6晶体的带隙大约为4.06 eV,Li2ZrTeO6晶体的红外透过截止边大约为7.4μm,为目前所报道的红外截止边最宽的非线性碲酸盐晶体。Li2ZrTeO6晶体的激光损伤阈值为1300 MW/cm2,为相同条件下LiNb03晶体的激光损伤阈值的22倍,表明Li2ZrTeO6晶体具有较强的抗激光损伤能力,适合较大功率的非线性光学应用。Li2ZrTeO6晶体可以满足Ⅰ类相位匹配,同时倍频强度大约是KDP晶体的2.5倍。以上结果表明,Li2ZrTeO6晶体是一种潜在的非线性光学晶体。第一性原理计算显示,ZrO6八面体和TeO6八面体对Li2ZrTeO6晶体的光学性能起关键的贡献。在第六章,我们总结归纳了本论文的主要结论、创新点以及有待深入研究的工作。
银凤[6](2019)在《声光晶体的参数测试方法研究》文中研究表明声光衍射器件具有重量轻、体积小、稳定性好、衍射效率高等诸多优点,在生产生活、军事应用方面发挥着越来越大的作用。声光晶体是声光衍射器件的核心部分,对其光电性能进行测试,对于分析声光晶体的品质、内部缺陷、使用寿命、改进制作工艺等具有重要价值。铌酸锂晶体和二氧化碲晶体属于应用广泛且性能优良的声光晶体,本文通过对铌酸锂晶体和二氧化碲晶体的弹光系数测试方法进行研究,探索对声光材料基本参数进行测量的技术手段。论文通过分析光在晶体中的传播特性、晶体的弹性力学性质以及各项异性晶体的应力与应变的关系,借助晶体的折射率椭球,建立了分析晶体的弹光效应的理论计算模型。在理论分析的基础上,设计了使用马赫泽德干涉方法测试晶体的弹光系数,使用侧摇螺旋机架加载数显式推拉力计对晶体进行外力加载,使用CMOS光电传感器进行数据采集的实验方案。建立实验装置,测试得到铌酸锂晶体的弹光系数π13、π33的数值分别为6.21×10-13、1.63×10-13。同时在测试二氧化碲晶体的弹光系数π13、π33时,晶体沿[001]方向施加外力,对晶体内部应力和应变的分布情况进行仿真分析。仿真结果表明:沿[001]方向对晶体加力时,除去晶体边缘部分,晶体其他部分应力和应变分布均匀。对二氧化碲晶体沿[001]方向加力,沿[100]方向通光测得二氧化碲晶体弹光系数π13和π33分别为2.93×10-12、2.00×10-12;沿[010]方向通光测得弹光系数π13和π33分别为2.86×10-12、2.01×10-12。对比铌酸锂晶体,二氧化碲晶体的弹光系数数量级较大,实验中干涉条纹移动较快,可以采集到多组干涉条纹。通过分析实验数据,我们可以得出结论:外力作用下的晶体主折射率会随着外力的变化而改变:随着外力的增加,晶体内部应力逐渐增大,晶体的主折射率no和ne也不断增大,主折射率与晶体应力的变化关系呈线性关系。论文还对影响实验测试结果的因素进行了分析,并使用ANSYS有限元方法对[100][010][001]取向的晶体沿[010]方向加力,以及[110][1(?)10][001]取向的晶体沿[1(?)10]方向加力,对晶体内部应力和应变进行分析,为进一步改进实验装置,拓展测试范围等后续工作奠定基础。
王路平[7](2019)在《钪含量和锂铌比对钪钌铁铌酸锂晶体全息存储性能的影响》文中研究表明本文中采用提拉法生长了同成分的不同Sc掺杂浓度(0,1,2,3 mol%)和不同[Li]/[Nb]比(0.94,1.05,1.20,1.38)的Sc:Ru:Fe:LiNbO3晶体。确定了最佳的生长条件,解决了晶体生长过程中易出现裂纹等问题。后续通过极化,切割,研磨,抛光等工艺加工出测试的样品。通过X射线衍射和红外光谱测试晶体的缺陷结构和离子占位。通过X射线衍射发现改变Sc掺杂浓度和[Li]/[Nb]比在晶体中都没有产生新相,说明晶体结构没有改变,表明掺杂离子是以取代Nb位或Li位进入晶格。但由于掺杂离子的半径和极化能力等不同所以晶格常数发生了改变。红外吸收峰在变量改变较小的情况下在一定范围微小移动,但Sc掺杂浓度到3mol%,[Li]/[Nb]增加1.38时吸收峰发生明显向短波方向的移动。通过传统的双波耦合实验测试了一系列Sc:Ru:Fe:LiNbO3晶体光折变性能。结果发现,随着Sc掺杂浓度的提高和[Li]/[Nb]比的提高,晶体的响应时间缩短,动态范围增大,光折变灵敏度增加,光折变性能提高。掺杂离子Sc与[Li]/[Nb]比都不会直接参与光激发载流子的运输过程而是通过影响离子的占位和缺陷浓度来对光折变性能产生影响。最后通过光致散射曝光阈值法测试了Sc:Ru:Fe:LiNbO3晶体抗光损伤能力,发现随着Sc掺杂浓度的提高和[Li]/[Nb]的增加抗光散射能力增强,Sc掺杂超过阈值浓度后有显着的增强,样品ScRuFe-3曝光能量为280.77 J/cm2相比较掺杂浓度为0的样品ScRuFe-0曝光能量为280.77 J/cm2提升了两个数量级。[Li]/[Nb]比同样也能增加晶体的抗光损伤能力。同时Sc与[Li]/[Nb]比还有一定的协同作用,ScRuFe1.38曝光能量为760.50 J/cm2比样品ScRuFe-3还要高2.7倍。
吴泽军[8](2018)在《光折变器件的构造与其内部折射率的研究》文中研究说明光折变效应(photorefractive effect)是指一种特殊的光感生折射率变化现象。入射光将束缚在某些晶体或有机物里的杂质或缺陷形成的浅阱中的电子或空穴激发出来,进入导带,沿光生伏打场迁移到光照区外被陷阱俘获形成空间电荷场,空间电荷场通过电光效应使材料的折射率发生改变,这就是光折变效应。改变入射光场的形式,利用光折变效应人们就可以在光折变材料中制作各种光子元件。铌酸锂(LiNbO3)晶体就属于光折变效应器件当中的一种晶体,它是集压电、电光、非线性等多种性能于一体的一种多功能材料。有良好的物理和化学稳定性,并且可以重复使用的优点。本文将利用光折变材料铌酸锂晶体作为主要介质,利用激光器作为光源,通过不同的实验方法对铌酸锂晶体进行光辐照来制作光子器件,对它产生不同的特性进行了观察与研究。具体完成了以下工作:1.以前高密度光折变光子晶格的折射率变化几乎是不能直接观测的,本文采用马赫曾德光路加放大的傅里叶变换系统,实时研究了LiNbO3晶体在不同波长光写入高密度光折变光子晶格的折射率变化规律。实现了对写入高密度光子晶格折射率变化的直接观测。此方法不仅可以观测高密度光子晶格的质量而且还可以对其制作过程进行实时观测和控制,这为制作高质量的光子晶格提供了新的控制途径。2.波带片是一种重要的光学器件,有着诸多的用途。我们用光折变材料铌酸锂晶体制作了波带片并研究了它的特性。用激光全息法调节出汇聚球面波与发散球面波分别在掺铁的铌酸锂晶体内部和全息干板上制得了波带片。研究并且对比了不同材料制作的波带片之间的异同。实验发现以全息干板制得的波带片用平行光照射时会有多个焦点,而用铌酸锂晶体制作的波带片用平行光照射时只有一个焦点,并且焦距大小可以由写入光路控制。该文对这些现象给予了一些相关的分析和说明。用激光全息法在光折变材料中制作波带片简便易行,为研究波带片的特性开辟了新的实验方法。3.研究了二次谐波产生后对光子晶格的影响。使用YAG激光器作为光源透过分束器产生双光束干涉对铌酸锂晶体写入一维光子晶格,测量了它的衍射效率随写入时间的变化。持续写入一段时间后,发现写入的条纹会发生一分为二的分裂现象,也就是产生了空间二次谐波。研究了二次谐波产生的条件,发现与写入的双光束之间夹角有关。测出铌酸锂晶体可以产生空间二次谐波时双光束间夹角的大小。之后又用马赫曾德装置观测了铌酸锂晶体产生空间二次谐波后折射率的变化情况。说明此时写入的晶格为一分为二的复式晶格。
樊博麟[9](2018)在《基于铌酸锂晶体光折变效应的微流控芯片研究》文中认为基于铌酸锂晶体光折变效应的微流控芯片以其简单的结构,可靠的效果引起了各领域研究人员的广泛关注。该芯片通过光折变空间电荷场产生的介电泳力实现对介电液滴的非接触光操控,但它对水合液滴却无能为力。基于以上现状,我们为了实现对水合液滴的操控首先进行了铌酸锂基微流控芯片对水合液滴操控的失效分析,发现介电常数较大的水合液滴在光折变空间电荷场的作用下会产生大量极化电荷,这些极化电荷与液滴中的自由离子会对光折变空间电荷场产生屏蔽,进而导致芯片对水合液滴的操控失效。同时我们根据不同锂含量掺铁铌酸锂晶体光致光散射的测量结果,选择了同成分掺铁铌酸锂晶体作为本工作所用芯片的衬底材料。之后根据介电润湿原理,我们完成了铌酸锂基微流控芯片制备工艺的设计与实验平台的搭建。其次,我们制备出了覆有特氟龙薄膜的c切铌酸锂基微流控芯片,并通过激光扫描运动实现了对水合液滴的直接光操控。我们对操控过程中光折变空间电荷场的分布和水合液滴的受力进行了数值模拟,发现特氟龙薄膜作为介电层其较强的储能能力与疏水性是水合液滴得以驱动的关键:在非均匀光折变空间电荷场的激励下介电层两侧会产生一定电势差,并引起液滴接触角的非对称性变化,这种变化为水合液滴的运动提供了驱动力。之后我们通过实验与模拟排除了聚焦激光热场对水合液滴驱动的影响,并利用其电热复合场完成了对介电液滴的持续生成与同步转移操作。此外,我们还研究了y切铌酸锂基微流控芯片中水合液滴的操控效果,发现沿+c方向水合液滴难以被稳定驱动。我们通过模拟发现该现象源于c轴两侧不同的电荷扩散效应,而散射光沿c轴方向分布的不对称是导致上述现象的另一重要因素。综合对铌酸锂晶体光致光散射及光折变电场的研究,我们可以确定扩散电场的作用是y切铌酸锂基微流控芯片上c轴两侧微液滴操控效果不同的根本原因。此外我们通过综合利用背景光场与触发光场,在y切铌酸锂基微流控芯片上实现了水合液滴的非局域定向输运。
吕金蔓[10](2018)在《飞秒激光制备铌酸锂和钇铝石榴石晶体光波导器件及性质研究》文中研究指明集成光路,是20世纪60年代提出来的一种类似于集成电路的概念,它可以将光信号限制在高度集成化空间内进行传输和处理,但是它比集成电路具备更快速的处理信息能力,而且具有体积小、损耗小、稳定性等优势,因此传统的集成电路逐渐被集成光路所替代。而且与传统光学系统体积大、稳定性差相比,集成光学通过将不同功能、不同集成度的光学器件集成(如分束器、定向耦合器、激光器、相位调制器、偏振调制器等),可以实现光学信息处理系统的集成化和微小型化,并且其抗电磁干扰、信息量大、稳定性好,因此它具有更大的传递信息和信息处理能力。光波导是集成光路最基本的元件,它是由折射率较低的区域包裹着折射率较高的区域组成,基于全反射原理可以将光限制在折射率较高的区域内传输,一般情况下,该区域尺寸一般在微米甚至纳米量级,因此可以较大程度增强波导腔内的光密度,从而使得诸如激光特性和非线性光学特性等光学性质得到增强。根据波导结构特性,可以分为一维(1D)光波导,如平面光波导;二维(2D)光波导,如通道光波导;以及三维(3D)光波导,如分支光波导。其中平面光波导只能在一个方向上限制光的传输,而通道光波导可以将传输光进行两维空间限制,从而将绝大部分入射光限制在传输方向进行传播,因此二维光波导相比一维光波导的光密度更大,波导尺寸更小,有利于集成光路的微型化和集成化。三维光波导形态多样,常见的如波导分支器和定向耦合器等,他们具备更加复杂的功能,在集成光学中有着非常广泛的应用。因此二维和三维光波导结构比一维光波导具有更高的研究价值和更广阔的应用前景。介电晶体材料在现代人们生活中有着重要的作用。例如,电光晶体,是制备相位、功率以及偏振调制器的理想材料;非线性晶体,在频率转换领域中有着重要作用;激光晶体,是制备固体激光器最理想的增益介质,相比玻璃,它具有更低的激光阈值。近年来,结合介电晶体材料的多功能特性以及光波导的紧凑结构,越来越多的介电晶体光学器件在多个领域发挥着重要作用。迄今为止,人们已经利用多种技术在介电晶体中实现了光波导的制备,如离子束注入/辐照技术、质子交换技术、薄膜沉积技术、外延层沉积技术、金属离子扩散、飞秒激光写入技术等。其中飞秒激光写入技术具有加工精度高、热效应小、可实现三维精细加工等诸多优点,并广泛应用于透明光学材料的三维加工。在加工过程中,飞秒激光系统可以很容易产生峰值功率达太瓦级的脉冲能量,当聚焦于材料表面或内部时诱导发生多光子吸收、雪崩电离或隧穿电离等强烈的非线性光学效应,从而在焦点附近产生局域化的高温高密度等离子体。随后高温等离子经过快速淬冷并固化,导致其折射率发生变化。通过设计飞秒激光加工参数(脉冲能量、重复频率、扫描速率、聚焦深度等)可以加工不同类型及结构的光波导。以飞秒激光在介电材料中诱导的光波导结构为基础,可加工出多种微小型光子器件,例如分束器、定向耦合器、波导激光器、频率转换器等有源或者无源器件。在现代化的集成光路中,多样化的光子器件扮演了不可或缺的角色,也是集成光路基本的元件。此外飞秒激光加工技术结合离子注入技术可以制备出限制光传输能力更强的类光纤光波导结构,飞秒激光加工技术结合酸腐蚀可以制备性能优异的类光晶体光波导。本论文的主要内容包括飞秒激光加工技术在介电晶体材料中制备不同类型的通道光波导,以及以光波导为基础的光子器件的制备,包括分束器、定向耦合器、波导激光器;通过实验对波导及光子器件的导波特性进行研究;以及结合介电晶体固有特性,研究介电晶体波导及光子器件的特性。根据实验选用介电晶体材料及所制备光波导器件类型的不同,可以将本论文的主要工作归纳如下:利用飞秒激光在z切LiNbO3晶体中制备不同类型的通道光波导,包括双线型通道光波导、包层型通道光波导以及Ⅰ类光波导。首先利用飞秒激光在z切MgO:LiNbO3晶体中制备双线型光波导和包层光波导,其中包括三个具有不同扫描速率而其它制备参数相同的双线型光波导和一个直径约为30 μm的包层光波导。基于端面耦合测量了各波导在632.8 nm下的近场光强分布,并且发现双线型光波导仅支持TM偏振下的单模传输;而包层光波导支持TE和TM偏振下的多模传输,且TE偏振传输模式优于TM偏振,该包层光波导的传输损耗低至0.94 dB/cm。基于折射率重构,发现这两种类型光波导的折射率变化值量级均为10-3。对于双线型光波导,随着扫描速率的增大折射率变化越小,对于包层光波导TE偏振下的折射率变化大于TM偏振。基于重构的双线型光波导的折射率分布,模拟了其传输模式,发现与实验测量的632.8 nm波长下模式分布几乎一致。基于LiNbO3晶体掺杂Mg2+离子的抗光损伤特性,测量光波导的抗光损伤阈值,结果表明双线型光波导的抗光损伤阈值(~105W/cm2)比包层光波导的抗光损伤阈值(~104W/cm2)高一个数量级。与之前报道离子注入制备光波导的抗光损伤阈值进行比较,发现飞秒激光加工技术制备的光波导的抗光损伤性能更优异。此外,我们采用飞秒激光加工技术在z切Er,MgO:LiNb03晶体中制备出Ⅰ类光波导。研究表明Ⅰ类光波导在1064 nm和1550 nm下仅支持TM偏振态的基模传输。基于Er3+离子特性,波导在980 nm激光泵浦下实现了 550 nm和528 nm的上转换荧光效应以及1450-1625 nm的近红外荧光效应,并且波导发射出的荧光强度高于体材料。最终结果表明,飞秒激光加工技术具有加工各种类型光波导的能力,为集成光路的发展提供了强有力的后盾技术。利用飞秒激光加工技术在LiNb03晶体中制备多种类型的波导光子器件,包括Ⅰ类波导分束器、类光晶格波导分束器以及Ⅰ类波导定向耦合器。对于Ⅰ类波导分束器来说,它是飞秒激光单次扫入,扫描痕迹处即为波导区,其包括2D(1× 2)和3D(1 × 4)分支结构,并且在632.8 nm和1064 nm下仅支持TM偏振的基模传输。基于重构的折射率分布,模拟了1 ×4分束器的传输模式,与实验测量的模式分布一致。该类型分束器的传输损耗均小于4 dB/cm,且各分支的光功率分配几乎相等。对于类光晶格分束器来说,它是由飞秒激光多次写入组成六角形微结构,由于应力作用,波导区位于六角形的中心区域,这种结构同样可以通过扫描设计实现波导光束分支功能。通过设计,制备出2D(1 × 2)和3D(1 ×3)分支结构。在1550 nm下仅支持TE偏振下的基模传输,并且与理论模拟结果相一致。1× 3波导分束器的传输损耗约为2.1 dB/cm,且各分支光功率分配基本相等。对于Ⅰ类波导定向耦合器来说,它不同于分束器的Y分支结构,它是由距离很近的波导通过消逝场的耦合实现光功率分配的。在本文中,我们同样制备出2D(1 × 2)和3D(1 × 4)的耦合器,并且在632.8 nm下的仅支持TM偏振下的基模传输,并且证明了通过消逝场耦合来进行光路分支比Y分支结构所产生的损耗更低。结果表明,飞秒激光加工技术是制备集成光路中微小型波导光子器件的有效方法。利用飞秒激光加工技术结合离子注入技术在Nd:YAG晶体中制备出类包层光波导,这种波导结构相比于飞秒激光或离子注入加工单层波导有着更强的限制光束传输的能力,因此有利于作为激光泵浦的研究。基于端面耦合系统,在810 nm激光泵浦下实现了 1064 nm的连续波导激光输出,其最大输出功率为28.4 mW,斜效率为27.8%。利用WS2作为可饱和吸收体,最终在Nd:YAG晶体类包层波导中实现调Q脉冲激光的输出,其脉冲宽度为45 ns。此工作开创了结合飞秒激光加工技术和离子注入技术可以在多种光学材料中制备新型波导结构的新方法。利用飞秒激光直写技术结合H3P04酸腐蚀在YAG晶体中制备类光子晶体光波导。在腐蚀的过程中,H3PO4酸溶液对飞秒激光扫描痕迹各个方向的腐蚀速率不同。根据有限光束传播法计算模拟发现随着波长的增大,该类光子晶体光波导的透过率越高。然后基于实验研究表明该光子晶体光波导在4 μm入射光下在TE和TM偏振下均支持基模传输,表明对偏振不敏感,且在该波长下类光子晶体光波导的传输损耗低至~0.5 dB/cm。
二、LiNbO_3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、LiNbO_3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响(论文提纲范文)
(1)LiNbO3与硅基材料表面活化低温直接键合及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 LiNbO_3材料键合和应用研究现状 |
1.2.1 LiNbO_3/Glass键合及应用 |
1.2.2 LiNbO_3/SiO_2键合 |
1.2.3 LiNbO_3/SiO_2键合应用 |
1.2.4 LiNbO_3/Si键合 |
1.2.5 LiNbO_3/Si键合应用 |
1.3 MIM结构超构表面研究现状 |
1.3.1 生物分子检测 |
1.3.2 气体分子传感与检测 |
1.3.3 结构色图像 |
1.3.4 全息成像 |
1.4 等离子激元-微纳流体器件研究现状 |
1.4.1 等离子激元-微流体器件 |
1.4.2 等离子激元-纳流体器件 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 实验材料与研究方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 铌酸锂直接键合工艺研究 |
2.1.2 铌酸锂光学器件制备 |
2.2 实验设备 |
2.2.1 真空紫光活化键合设备 |
2.2.2 等离子体活化键合设备 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 真空紫光活化键合 |
2.3.2 等离子体活化键合 |
2.4 材料表征及分析方法 |
2.4.1 原子力显微镜测试 |
2.4.2 润湿角测试 |
2.4.3 X射线光电子衍射能谱测试 |
2.4.4 傅里叶红外光谱测试 |
2.4.5 拉曼光谱测试 |
2.4.6 拉伸测试 |
2.4.7 扫描电子显微镜测试 |
2.4.8 透射电子显微镜测试 |
2.5 铌酸锂光学器件制备流程 |
2.6 器件设计、加工及性能表征方法 |
2.6.1 器件模拟仿真软件 |
2.6.2 器件微纳加工设备 |
2.6.3 器件性能表征仪器 |
第3章 铌酸锂与石英玻璃的低温直接键合 |
3.1 引言 |
3.2 铌酸锂与硅基材料键合分析 |
3.3 真空紫外光活化直接键合 |
3.3.1 铌酸锂与石英玻璃直接键合 |
3.3.2 硅基材料直接键合 |
3.3.3 碳化硅与硅基材料直接键合 |
3.4 等离子体活化直接键合铌酸锂和石英玻璃 |
3.4.1 等离子体活化工艺参数探究 |
3.4.2 不同等离子体活化对晶片表面粗糙度的影响 |
3.4.3 不同等离子体活化对晶片表面润湿性的影响 |
3.4.4 不同等离子体活化对晶片表面化学结构的影响 |
3.4.5 两步等离子体活化LiNbO_3/Glass直接键合界面分析 |
3.4.6 两步等离子体活化LiNbO_3/Glass键合样品透光率测试 |
3.5 真空紫外光活化键合与等离子体活化键合对比分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 铌酸锂与热氧化硅的低温直接键合 |
4.1 引言 |
4.2 铌酸锂/氧化硅等离子体活化直接键合工艺参数探究 |
4.3 不同等离子体活化对氧化硅表面物理化学状态的影响 |
4.3.1 等离子体对晶片表面粗糙度和形貌的影响 |
4.3.2 等离子体对晶片表面润湿性的影响 |
4.3.3 等离子体对晶片表面元素种类和元素价态的影响 |
4.4 铌酸锂/氧化硅直接键合强度及键合界面显微结构分析 |
4.4.1 不同等离子体活化下的直接键合强度及对比分析 |
4.4.2 两步等离子体活化的铌酸锂/氧化硅直接键合界面分析 |
4.5 铌酸锂/石英玻璃与铌酸锂/氧化硅等离子体活化直接键合机理 |
4.6 本章小结 |
第5章 铌酸锂与硅的低温直接键合 |
5.1 引言 |
5.2 铌酸锂/硅等离子体活化直接键合工艺参数探究 |
5.3 不同等离子体活化对硅晶片表面物理化学状态的影响 |
5.3.1 等离子体对硅表面粗糙度和形貌的影响 |
5.3.2 润湿性的影响 |
5.3.3 不同等离子体活化对晶片表面化学结构的影响 |
5.4 铌酸锂/硅直接键合强度及键合界面显微结构分析 |
5.4.1 不同等离子体活化下的键合强度对比及分析 |
5.4.2 键合界面显微观察及失效分析 |
5.5 水蒸气辅助两步等离子体活化直接键合铌酸锂/硅 |
5.5.1 预键合工艺参数探究 |
5.5.2 等离子体对晶片表面粗糙度和润湿性的影响 |
5.5.3 等离子体对晶片表面元素种类及价态的影响 |
5.5.4 铌酸锂/硅直接键合强度和键合界面显微结构分析 |
5.6 铌酸锂/硅等离子体活化直接键合机理 |
5.7 本章小结 |
第6章 铌酸锂直接键合在高光谱成像中的应用 |
6.1 引言 |
6.2 直接键合在等离子激元-纳流体器件制备中的必要性 |
6.3 等离子激元-纳流体器件制备及高光谱成像工作原理 |
6.4 等离子激元-纳流体器件工作机理及设计 |
6.5 等离子激元-纳流体器件的制备及性能测试 |
6.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)用于光电对抗的高重频中红外激光器综述(论文提纲范文)
引 言 |
1 直接抽运式高重频中红外固体激光器 |
2 高重频中红外光纤激光器 |
2.1 调Q光纤激光器 |
2.1.1 主动调Q |
2.1.2 被动调Q |
2.2 锁模光纤激光器 |
3 高重频中红外光参量振荡器 |
3.1 PPLN OPO |
3.2 ZGP OPO |
4 结束语 |
(3)铁电晶格一级相变与极化特性的光谱-显微学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 铁电晶体概论 |
1.2 铁电相变的热力学理论 |
1.3 铁电相变的拉曼光谱表征技术 |
1.4 扫描探针与压电力显微成像技术 |
1.5 本论文主要内容及研究意义 |
1.5.1 一级不连续相变的拉曼散射特征研究 |
1.5.2 基于机器学习拉曼散射方法的物质相变研究 |
1.5.3 PFM技术在机电耦合成像上的发展 |
参考文献 |
第二章 铁电一级不连续相变的拉曼散射特征研究 |
2.1 引言 |
2.2 铁电晶体制备和拉曼光谱表征方法 |
2.2.1 铌酸钾钠基单晶制备方法 |
2.2.2 拉曼光谱数据采集与分析方法 |
2.3 一级相变的拉曼散射判据理论基础 |
2.3.1 声子频率 |
2.3.2 偏振拉曼散射强度 |
2.3.3 退偏比 |
2.3.4 铁电一级相变过程自发极化与拉曼散射强度的关系 |
2.4 拉曼散射研究一级相变的实验验证 |
2.4.1 声子频率的温度依赖性 |
2.4.2 偏振拉曼散射与一级相变的不连续性验证 |
2.4.3 基于拉曼光谱分析铁电畴结构 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 原位研究K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3 基单晶一级相变的结构特性 |
3.1 引言 |
3.2 铌酸钾钠单晶制备和原位表征技术细节 |
3.3 一级相变中晶格结构与畴演化过程研究 |
3.3.1 实验基础 |
3.3.2 基于拉曼光谱的单晶结构和相变研究 |
3.3.3 铁电一级相变的自发极化与畴结构研究 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于拉曼散射和机器学习方法研究铁电结构相变 |
4.1 引言 |
4.2 单晶生长、拉曼光谱集和分类模型建立基础 |
4.3 基于拉曼光谱集的机器学习模型的建立 |
4.4 基于拉曼光谱集的机器学习模型的性能分析与优化 |
4.5 基于拉曼光谱的相分类器模型的结构预测 |
4.6 主成分分析在本研究中的作用 |
4.7 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于液下压电力显微技术的铁电极化特性成像 |
5.1 引言 |
5.2 导电液体环境中PFM成像的实验设计 |
5.2.1 探针的选择与电学性能 |
5.2.2 模型铁电样品的选择 |
5.3 探究导电液体环境中PFM成像能力 |
5.4 机电耦合成像中电场屏蔽效应的理论建模和分析 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要研究成果总结 |
6.2 展望 |
附录Ⅰ 图表清单 |
附录Ⅱ 机器学习模型核心源代码 |
附录Ⅲ 攻读博士学位期间的科研成果及奖励 |
附录Ⅳ 致谢 |
(4)基于偶氮苯衍生物BNB-Y8离子识别以及络合物非线性光学性质的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 非线性光学 |
1.2.1 非线性光学的发展及原理 |
1.2.2 非线性光学材料的研究 |
1.3 偶氮苯衍生物的研究 |
1.3.1 偶氮苯衍生物光致异构化原理 |
1.3.2 偶氮苯衍生物光响应特性 |
1.3.3 偶氮苯衍生物的离子识别 |
1.3.4 偶氮苯衍生物非线性光学性质 |
1.4 本论文的设计思想和内容 |
参考文献 |
第二章 实验技术与方法 |
2.1 引言 |
2.2 Z扫描技术的计算原理和方法 |
2.2.1 Z扫描技术的基本原理 |
2.2.2 Z扫描技术的计算方法 |
2.3 紫外-可见吸收光谱 |
2.3.1 紫外-可见吸收光谱的产生 |
2.3.2 紫外-可见吸收光谱基本原理 |
2.3.3 紫外-可见吸收光谱仪的基本组成部分 |
2.4 荧光光谱产生的机理 |
2.5 总结 |
参考文献 |
第三章 BNB-Y8对Fe~(3+)的特异性识别及其非线性光学性质的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品 |
3.2.2 样品制备 |
3.2.3 表征方法 |
3.3 BNB-Y8 离子响应光学特性 |
3.3.1 trans-BNB-Y8 的离子响应 |
3.3.2 cis-BNB-Y8对Fe~(3+)响应 |
3.3.3 Fe~(3+)对BNB-Y8 异构化的影响 |
3.3.4 BNB-Y8与Fe~(3+)结合机理的探究 |
3.4 Fe~(3+)对BNB-Y8 非线性光学性质的影响 |
3.5 总结 |
参考文献 |
第四章 F-与BNB-Y8 络合物线性和非线性光学性质的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 样品的制备 |
4.2.2 表征方法 |
4.3 F-与BNB-Y8 结合后的线性光学性质 |
4.4 F-与BNB-Y8 结合后的非线性光学性质 |
4.4.1 不同浓度的F-与BNB-Y8 结合后非线性光学性质的研究 |
4.4.2 BNB-Y8与10 当量的F-结合后非线性光学性质的研究 |
4.5 总结 |
参考文献 |
第五章 工作总结 |
攻读学位期间发表学术论文目录 |
致谢 |
(5)新型碲酸盐功能晶体的探索(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 声光晶体 |
1.2.1 声光效应 |
1.2.2 声光晶体的研究现状 |
1.3 非线性光学晶体 |
1.3.1 非线性光学效应 |
1.3.2 非线性光学晶体的研究现状 |
1.4 碲酸盐功能晶体 |
1.5 本论文的选题依据、目的及主要研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验原料 |
2.2 固相合成 |
2.3 晶体生长 |
2.3.1 助熔剂法 |
2.3.2 晶体生长设备 |
2.4 X射线衍射分析 |
2.4.1 粉末X射线衍射 |
2.4.2 单晶X射线衍射 |
2.4.3 高分辨X射线衍射 |
2.4.4 劳厄X射线背反衍射 |
2.5 性能表征 |
2.5.1 密度 |
2.5.2 热学特性 |
2.5.3 光学特性 |
2.5.4 声光特性 |
第三章 新型声光晶体TiTe_3O_8的设计、生长及表征 |
3.1 引言 |
3.2 固相合成 |
3.3 热稳定性分析 |
3.4 助熔剂体系探索 |
3.5 晶体结构 |
3.6 晶体生长 |
3.7 晶体质量 |
3.8 密度 |
3.9 热学特性 |
3.9.1 热膨胀 |
3.9.2 比热 |
3.9.3 热扩散 |
3.9.4 热导率 |
3.10 光学特性 |
3.10.1 紫外-可见漫反射光谱 |
3.10.2 光学透过光谱 |
3.10.3 折射率 |
3.11 声光特性 |
3.11.1 TiTe_3O_8晶体的声光优值 |
3.11.2 TiTe_3O_8晶体声光调制器的设计 |
3.11.3 TiTe_3O_8晶体声光调制器的声光特性 |
3.12 第一性原理计算 |
3.13 本章小结 |
第四章 新型声光晶体ZrTe_3O_8的设计、生长及表征 |
4.1 引言 |
4.2 固相合成与热稳定性 |
4.3 晶体结构 |
4.4 晶体生长 |
4.4.1 自发结晶 |
4.4.2 籽晶生长 |
4.5 晶体质量与密度 |
4.6 热学特性 |
4.6.1 热膨胀 |
4.6.2 比热 |
4.6.3 热扩散与热导率 |
4.7 光学特性 |
4.7.1 紫外—可见漫反射光谱 |
4.7.2 光学透过光谱 |
4.7.3 折射率 |
4.8 第一性原理计算 |
4.9 本章小结 |
第五章 新型非线性光学晶体Li_2ZrTeO_6的设计、生长及表征 |
5.1 引言 |
5.2 固相合成 |
5.3 热稳定性分析 |
5.4 晶体生长 |
5.4.1 自发结晶 |
5.4.2 籽晶生长 |
5.5 晶体结构 |
5.6 晶体质量 |
5.7 热学特性 |
5.7.1 热扩散和热导率 |
5.8 光学特性 |
5.8.1 紫外-可见漫反射光谱 |
5.8.2 光学透过光谱 |
5.8.3 激光损伤阈值 |
5.8.4 粉末倍频性能 |
5.9 第一性原理计算 |
5.10 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要结论 |
6.1.1 晶体生长 |
6.1.2 晶体结构 |
6.1.3 物理特性 |
6.2 论文主要创新点 |
6.3 有待深入研究的工作 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文及专利 |
攻读学位期间所获的奖励 |
攻读学位期间参加的会议 |
附录 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(6)声光晶体的参数测试方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 声光晶体 |
1.3 声光晶体参数测试方法的研究现状 |
1.4 主要工作与研究内容 |
第二章 声光晶体理论基础 |
2.1 晶体的光学性质 |
2.1.1 晶体的光学分类 |
2.1.2 单轴晶体中光的传播 |
2.2 晶体的弹性性质 |
2.2.1 应力与应变 |
2.2.2 晶体的胡克定律 |
2.3 晶体的弹光效应 |
2.4 本章小结 |
第三章 铌酸锂晶体弹光系数测试方法设计 |
3.1 铌酸锂晶体的基本特性 |
3.2 铌酸锂晶体的弹光系数 |
3.3 使用马赫-泽德干涉法测量晶体的弹光系数 |
3.3.1 马赫-泽德干涉法测晶体弹光系数 |
3.3.2 实验装置的改进 |
3.4 实验数据处理 |
3.4.1 CMOS图像传感器介绍 |
3.4.2 实验数据处理方法 |
3.4.3 铌酸锂晶体弹光系数测试 |
3.5 本章小结 |
第四章 二氧化碲晶体弹光系数测试 |
4.1 二氧化碲晶体的基本特性 |
4.2 二氧化碲晶体的弹光效应 |
4.3 二氧化碲晶体[001]方向加力应力与应变仿真分析 |
4.4 实验数据处理方法改进 |
4.4.1 引导滤波原理 |
4.4.2 干涉条纹的细化 |
4.5 二氧化碲晶体弹光系数测试 |
4.5.1 [100]方向通光测二氧化碲晶体弹光系数 |
4.5.2 [010]方向通光测二氧化碲晶体弹光系数 |
4.6 本章小结 |
第五章 测试结果分析与晶体受力仿真 |
5.1 实验结果的影响因素分析 |
5.1.1 光学成像误差 |
5.1.2 晶体受力与缺陷 |
5.1.3 数据处理误差 |
5.1.4 仪器误差 |
5.1.5 环境误差 |
5.2 二氧化碲晶体内部受力分析 |
5.2.1 利用ANSYS进行静力学分析的主要过程 |
5.2.2 弹性力学的基本方程 |
5.2.3 弹性力学的边界条件 |
5.3 二氧化碲晶体受力仿真分析 |
5.3.1 [100]取向的二氧化碲晶体的受力仿真 |
5.3.2 [110]取向的二氧化碲晶体的受力仿真 |
5.4 本章小节 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)钪含量和锂铌比对钪钌铁铌酸锂晶体全息存储性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光学体全息存储技术 |
1.2.1 光学体全息存储原理 |
1.2.2 光学体全息存储特点 |
1.2.3 光学体全息存储发展历程 |
1.2.4 光学体全息存储材料 |
1.3 铌酸锂晶体结构和缺陷 |
1.3.1 铌酸锂晶体概述 |
1.3.2 铌酸锂晶体结构 |
1.3.3 铌酸锂晶体缺陷结构 |
1.3.4 铌酸锂晶体掺杂改性 |
1.4 课题研究内容 |
第2章 Sc:Ru:Fe:LiNO_3 晶体的生长和加工 |
2.1 晶体生长方法 |
2.2 LiNbO_3 晶体原料和预处理 |
2.2.1 掺杂剂的选择和原料配比 |
2.2.2 原料的预烧结 |
2.3 LiNbO_3 晶体生长 |
2.3.1 晶体生长设备 |
2.3.2 晶体生长步骤 |
2.3.3 晶体生长工艺 |
2.4 LiNbO_3 晶体加工 |
2.5 本章小结 |
第3章 晶体结构与缺陷 |
3.1 引言 |
3.2 X-射线衍射 |
3.2.1 X射线衍射测试原理 |
3.2.2 X射线衍射测试结果与分析 |
3.3 红外光谱分析 |
3.3.1 红外光谱测试原理 |
3.3.2 红外光谱分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 全息存储性能研究 |
4.1 LiNbO_3 晶体光折变性能测试 |
4.2 光折变性能参数 |
4.2.1 衍射效率 |
4.2.2 时间常数 |
4.2.3 光折变灵敏度 |
4.2.4 动态范围 |
4.3 测试结果与分析 |
4.3.1 Sc浓度对Sc:Ru:Fe:LiNbO_3 晶体的全息存储性能影响 |
4.3.2 [Li]/[Nb]比对Sc:Ru:Fe:LiNbO_3 晶体的全息存储性能影响 |
4.4 抗光损伤测试 |
4.4.1 抗光损伤测试 |
4.4.2 测试结果与分析 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(8)光折变器件的构造与其内部折射率的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 非线性光学 |
1.1.1 非线性光学简介 |
1.1.2 发展 |
1.1.3 非线性光学的应用及现象 |
1.2 光折变非线性效应 |
1.2.1 光折变效应与二阶非线性之间的关系 |
1.2.2 光折变晶体 |
1.2.3 LiNbO_3:Fe晶体中空间电荷与Δn的关系 |
1.3 本论文的研究内容 |
第二章 光致折射率微小变化的研究 |
2.1 引言 |
2.2 观测原理与分析 |
2.2.1 光路设计 |
2.2.2 计算公式 |
2.2.3 傅里叶变换在光路中的作用 |
2.3 对低密度的光子晶格的观测研究 |
2.3.1 观测步骤 |
2.3.2 结果分析 |
2.4 对高密度光子晶格折射率变化的观测 |
2.5 本章小结 |
第三章 利用光折变材料制作全息型波带片的研究 |
3.1 引言 |
3.2 波带片的分类及原理 |
3.3 制作波带片的光路与原理分析 |
3.3.1 光路设计及原理 |
3.3.2 写入时间t与衍射效率的关系 |
3.3.3 结果分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 光折变光子晶格二次谐波的产生条件及其与衍射效率的关系 |
4.1 引言 |
4.2 实验装置 |
4.3 实验步骤 |
4.4 实验结果 |
4.5 用马赫-曾德装置观察产生二次谐波后一维光子晶格的折射率大小 |
4.5.1 实验装置 |
4.5.2 实验步骤 |
4.5.3 讨论分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 工作总结与未来展望 |
5.1 工作总结 |
5.2 未来展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(9)基于铌酸锂晶体光折变效应的微流控芯片研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 基于电场与光场的微操控技术的发展 |
1.2.1 基于纯电场的微液滴操控技术 |
1.2.2 基于光压的微操控技术 |
1.2.3 基于光辅助虚拟电场的微操控技术 |
1.3 基于铌酸锂晶体的微操控技术研究现状 |
1.3.1 基于铌酸锂晶体的微粒操控研究 |
1.3.1.1 一维粒子捕获图案的研究 |
1.3.1.2 二维粒子捕获图案的研究 |
1.3.2 基于铌酸锂晶体的微液滴操控技术 |
1.4 铌酸锂晶体及其光致光散射效应 |
1.4.1 铌酸锂晶体的结构 |
1.4.2 铌酸锂晶体的光折变效应 |
1.4.3 铌酸锂晶体光致光散射效应 |
1.4.3.1 多波耦合理论 |
1.4.3.2 双电场竞争理论 |
1.4.3.3 饱和折射率理论 |
1.4.4 锂含量对铌酸锂晶体的PILS的影响 |
1.5 本文主要研究内容 |
第二章 芯片设计制备及实验平台搭建 |
2.1 引言 |
2.2 光照下铌酸锂晶体的光折变空间电荷场 |
2.2.1 铌酸锂晶体的掺杂 |
2.2.2 铌酸锂晶体的空间电荷场 |
2.3 芯片设计 |
2.3.1 铌酸锂基微流控芯片对水合液滴的失效分析 |
2.3.2 介电润湿效应原理 |
2.3.3 介电层的选择 |
2.3.4 芯片结构 |
2.4 实验用铌酸锂晶体制备及表征 |
2.4.1 实验用铌酸锂晶体吸收系数测量 |
2.4.2 实验用铌酸锂晶体光折变性能分析 |
2.4.2.1 测量方法及装置 |
2.4.2.2 测量结果 |
2.4.2.3 分析与讨论 |
2.4.3 芯片用铌酸锂晶体的选择 |
2.5 芯片制备 |
2.5.1 主要实验材料及其物理性质 |
2.5.2 试剂处理 |
2.5.3 晶体清洗 |
2.5.4 介电层制备 |
2.6 实验平台搭建 |
2.7 本章小结 |
第三章 基于c切铌酸锂晶体的微流控芯片水合液滴操控研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验方案 |
3.2.1 实验用c切铌酸锂基微流控芯片 |
3.2.2 实验步骤 |
3.3 实验结果及分析 |
3.3.1 三类芯片水合液滴操控效果及对比 |
3.3.2 铌酸锂基微流控芯片上水合液滴操控理论基础 |
3.3.3 c切铌酸锂基微流控芯片上水合液滴驱动的模拟及分析 |
3.3.3.1 模型创建 |
3.3.3.2 模拟结果分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 聚焦激光照射下铌酸锂基微流控芯片的热场研究与利用 |
4.1 引言 |
4.2 聚焦激光照射下铌酸锂晶体的热场模拟与分析 |
4.2.1 模型创建 |
4.2.2 模拟结果及分析 |
4.3 电热复合场下的微液滴持续生成与转移研究 |
4.3.1 实验方案与芯片结构 |
4.3.2 实验步骤 |
4.3.3 实验结果与讨论 |
4.3.4 模拟与分析 |
4.3.4.1 电场模拟 |
4.3.4.2 PMMA的热变形模拟与分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于y切铌酸锂晶体的微流控芯片水合液滴操控研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验方案 |
5.3 实验结果及分析 |
5.4 y切铌酸锂基微流控芯片上水合液滴驱动的模拟及分析 |
5.4.1 y切铌酸锂晶体的光折变电场模拟 |
5.4.2 y切铌酸锂基微流控芯片上水合液滴驱动的模拟及分析 |
5.5 双电场作用下的水合液滴行为研究 |
5.5.1 实验方案及步骤 |
5.5.2 实验结果及讨论 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
致谢 |
(10)飞秒激光制备铌酸锂和钇铝石榴石晶体光波导器件及性质研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第一章 绪论 |
参考文献 |
第二章 理论基础和实验方法 |
2.1 光波导结构 |
2.2 飞秒激光材料改性的基本原理 |
2.3 光波导的制备 |
2.4 光波导技术 |
2.5 光子器件的制备与特性研究 |
2.6 掺杂铌酸锂晶体改性概述 |
参考文献 |
第三章 飞秒激光写入LiNbO_3晶体光波导 |
3.1 MgO:LiNbO_3晶体双线型通道光波导 |
3.2 MgO:LiNbO_3晶体包层通道光波导 |
3.3 Er~(3+),MgO:LiNbO_3晶体Ⅰ类光波导 |
参考文献 |
第四章 飞秒激光写入LiNbO_3晶体波导光子器件 |
4.1 LiNbO_3晶体Ⅰ类光波导分束器 |
4.2 LiNbO_3晶体类光晶格波导分束器 |
4.3 LiNbO_3晶体Ⅰ类波导定向分束器 |
参考文献 |
第五章 飞秒激光直写结合离子注入Nd:YAG晶体制备类包层光波导激光器 |
5.1 Nd:YAG晶体类包层光波导连续激光的产生 |
5.2 Nd:YAG晶体类包层光波导调Q脉冲激光的产生 |
参考文献 |
第六章 飞秒激光直写结合酸刻蚀YAG晶体制备类光子晶体光波导 |
6.1 实验过程 |
6.2 结果与讨论 |
6.3 小结 |
参考文献 |
第七章 总结 |
7.1 总结 |
7.2 主要研究创新点 |
攻读博士学位期间发表的论文及获得的奖励 |
致谢 |
附三篇已发表论文 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
四、LiNbO_3:Fe晶体的光折变对喇曼光谱的影响(论文参考文献)
- [1]LiNbO3与硅基材料表面活化低温直接键合及应用研究[D]. 许继开. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]用于光电对抗的高重频中红外激光器综述[J]. 刘晓旭,韩聚洪,蔡和,杨峰,荣克鹏,安国斐,王浟. 激光技术, 2021(03)
- [3]铁电晶格一级相变与极化特性的光谱-显微学研究[D]. 崔安阳. 华东师范大学, 2020(08)
- [4]基于偶氮苯衍生物BNB-Y8离子识别以及络合物非线性光学性质的研究[D]. 刘丁. 河南大学, 2019(01)
- [5]新型碲酸盐功能晶体的探索[D]. 卢伟群. 山东大学, 2019(09)
- [6]声光晶体的参数测试方法研究[D]. 银凤. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [7]钪含量和锂铌比对钪钌铁铌酸锂晶体全息存储性能的影响[D]. 王路平. 哈尔滨理工大学, 2019(08)
- [8]光折变器件的构造与其内部折射率的研究[D]. 吴泽军. 内蒙古师范大学, 2018(08)
- [9]基于铌酸锂晶体光折变效应的微流控芯片研究[D]. 樊博麟. 河北工业大学, 2018(07)
- [10]飞秒激光制备铌酸锂和钇铝石榴石晶体光波导器件及性质研究[D]. 吕金蔓. 山东大学, 2018(12)