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铌酸锂晶体铁电畴调控、表征及器件应用研究进展

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无机盐工业 2024年

作者：陈宇能陈昆峰薛冬峰电子科技大学(深圳)高等研究院山东大学新一代半导体材料研究院晶体材料国家重点实验室

铌酸锂是一种多功能晶体，具有压电、铁电、热释电、电光、声光、光弹、非线性等物理性质。随着铌酸锂铁电畴工程的不断进步和铌酸锂单晶薄膜技术的发展，铌酸锂的诸多优异性能已被开发出来，广泛应用于光波导、电光调制器、非线性光学... 详细信息

铌酸锂是一种多功能晶体，具有压电、铁电、热释电、电光、声光、光弹、非线性等物理性质。随着铌酸锂铁电畴工程的不断进步和铌酸锂单晶薄膜技术的发展，铌酸锂的诸多优异性能已被开发出来，广泛应用于光波导、电光调制器、非线性光学、量子器件等领域。未来在光子学方面的广泛应用可能形成“铌酸锂谷”时代。本文着重介绍了铌酸锂的畴反转方法、生长机制、畴结构表征手段、铁电畴工程的应用，以及铌酸锂薄膜器件如光波导、电光器件、量子器件的最新研究进展。伴随着铌酸锂从“体块”走向“薄膜”，结合微加工技术使铌酸锂的应用领域从独立器件向小型多器件集成芯片转变，铌酸锂铁电畴工程在构建小型全集成芯片过程中将具有更重要的作用。

关键词：铌酸锂铁电体畴反转电光应用量子器件

利用数字全息干涉术观察RuO_2:LiNbO_3晶体中畴反转的区域特性

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物理学报 2006年第8期55卷 4276-4281页

作者：曲伟娟刘德安职亚楠栾竹刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国科学院研究生院北京100049

利用马赫曾德尔干涉光路和4f光学透镜系统,以部分畴反转的掺钌铌酸锂晶体(RuO2:LiNbO3)的透射光作为物光来记录全息图,并在数值再现过程对其进行频域滤波以实现物场波前信息的数值重建,检测出在一定电压作用下晶体内部折射率变化的二维... 详细信息

利用马赫曾德尔干涉光路和4f光学透镜系统,以部分畴反转的掺钌铌酸锂晶体(RuO2:LiNbO3)的透射光作为物光来记录全息图,并在数值再现过程对其进行频域滤波以实现物场波前信息的数值重建,检测出在一定电压作用下晶体内部折射率变化的二维分布.检测结果证实:晶体中发生畴反转的区域与发生电色效应的区域严格相符.数字全息干涉术非接触、无干扰、无破坏的优势在准实时监控、检测和分析铌酸锂晶体畴反转方面有很好的应用前景.

关键词：畴反转数字全息干涉术电色效应

紫外激光诱导近化学计量比钽酸锂晶体铁电畴反转

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光学学报 2007年第12期27卷 2220-2224页

作者：职亚楠刘德安曲伟娟周煜刘立人杭寅中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

对紫外激光诱导近化学计量比钽酸锂晶体铁电畴反转进行了实验研究。波长为351 nm的连续紫外激光被聚焦在近化学计量比钽酸锂晶体的-z表面,同时沿与晶体自发极化相反的方向施加均匀外电场。实验证实紫外激光辐照可以有效地降低晶体畴反... 详细信息

对紫外激光诱导近化学计量比钽酸锂晶体铁电畴反转进行了实验研究。波长为351 nm的连续紫外激光被聚焦在近化学计量比钽酸锂晶体的-z表面,同时沿与晶体自发极化相反的方向施加均匀外电场。实验证实紫外激光辐照可以有效地降低晶体畴反转所需的矫顽电场,采用数字全息干涉测量技术检测证实在激光辐照区域实现局域畴反转。研究表明采用紫外激光诱导可以实现对近化学计量比钽酸锂晶体铁电畴反转的局域控制。提出了物理机理的理论分析,认为外电场和激光辐照场的共同作用在晶体内部产生高浓度、大尺寸的缺陷结构,缺陷一定程度上降低畴体成核和畴壁运动所需要克服的退极化能和畴壁能,实现激光诱导畴反转。

关键词：铁电体畴反转紫外激光诱导近化学计量比钽酸锂数字全息干涉测量矫顽电场

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铌酸锂晶体紫外激光诱导畴反转实验研究

光学学报 2005年第3期25卷 431-432页

作者：奚庆新刘德安职亚楠周煜刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

报道了在铌酸锂晶体中实现紫外激光诱导畴反转的实验。在一定外加均匀电场下,铌酸锂晶体中通过波长365 nm的紫外激光,由于紫外光的照射降低了矫顽电场只在通光区实现畴反转。研究表明,该方案可用于周期性极化铌酸锂的制备,并有望成为制... 详细信息

报道了在铌酸锂晶体中实现紫外激光诱导畴反转的实验。在一定外加均匀电场下,铌酸锂晶体中通过波长365 nm的紫外激光,由于紫外光的照射降低了矫顽电场只在通光区实现畴反转。研究表明,该方案可用于周期性极化铌酸锂的制备,并有望成为制作精细周期性畴结构的有效技术方案。

关键词：光学材料铌酸锂晶体畴反转周期性极化

晶体畴反转过程中畴壁运动与极化电流特性研究

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广西大学学报（自然科学版） 2012年第5期37卷 1037-1044页

作者：超亮芳万玲玉卢智勇广西大学物理科学与工程技术学院广西南宁530004

为了解晶体畴反转的动力学过程,利用马赫-曾德干涉实验系统,研究了外电场极化下掺镁铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁运动和极化电流特性。实时记录了掺镁7 mol%、掺镁5 mol%铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁特... 详细信息

为了解晶体畴反转的动力学过程,利用马赫-曾德干涉实验系统,研究了外电场极化下掺镁铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁运动和极化电流特性。实时记录了掺镁7 mol%、掺镁5 mol%铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁特征和极化电流变化情况,发现离散的畴壁速度脉冲伴随着离散的极化电流脉冲,连续的畴壁速度脉冲对应着连续的极化电流脉冲。掺镁铌酸锂晶体正向反转和纯净铌酸锂反向反转的畴壁速度变化和极化电流变化比较尖锐,而掺镁铌酸锂晶体反向反转和纯净铌酸锂正向反转的畴壁速度变化和极化电流变化比较缓和。最后对实验现象进行了解释。

关键词：外电场极化畴反转畴壁运动极化电流

诱导光偏振态对激光诱导掺杂铌酸锂晶体畴反转的影响

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光学学报 2011年第2期31卷 173-178页

作者：侯培培职亚楠孙建锋刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光通信及检验技术重点实验室上海201800

研究了诱导光的偏振态对激光诱导原子数分数为3%掺镁同成分铌酸锂晶体和原子数分数为3%掺铪同成分铌酸锂晶体畴反转的影响。用数字全息干涉测量的方法再现了激光诱导畴反转过程中的相位分布。通过对比线偏振、圆偏振和椭圆偏振不同偏振... 详细信息

研究了诱导光的偏振态对激光诱导原子数分数为3%掺镁同成分铌酸锂晶体和原子数分数为3%掺铪同成分铌酸锂晶体畴反转的影响。用数字全息干涉测量的方法再现了激光诱导畴反转过程中的相位分布。通过对比线偏振、圆偏振和椭圆偏振不同偏振态诱导光形成的成核场,认为诱导过程中出现的沿z方向的空间电荷场对激光诱导优先畴成核有着非常重要的影响。不仅给出了激光诱导畴工程进一步优化的基本信息,而且为激光诱导畴成核理论的研究提供了新的实验依据。

关键词：激光光学畴反转激光诱导偏振态数字全息干涉术空间电荷场光生伏打效应

LiNbO_(3):Ru:Fe晶体畴反转过程中的电色效应

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科学通报 2006年第5期51卷 514-518页

作者：奚庆新刘德安职亚楠栾竹刘立人中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

观察到了双掺杂LiNbO3:Ru:Fe晶体中电色效应伴随畴反转而发生,且与畴反转一样也具有可逆性,两者相辅相成,畴反转导致了晶体变色,电色效应促进了畴反转,系统的实验结果证明了两者的相辅相成性.基于铌酸锂铁电微结构模型,简要解释了其机理... 详细信息

观察到了双掺杂LiNbO3:Ru:Fe晶体中电色效应伴随畴反转而发生,且与畴反转一样也具有可逆性,两者相辅相成,畴反转导致了晶体变色,电色效应促进了畴反转,系统的实验结果证明了两者的相辅相成性.基于铌酸锂铁电微结构模型,简要解释了其机理.而且发现在极化过程中电色效应促使了畴核的形成,使之不同于非掺杂同成分比铌酸锂晶体的矫顽场大于击穿电场,用恒定直流电场代替脉冲电场也能实现畴反转,这将为周期性极化铌酸锂的制备提供一种新的技术改进.

关键词：双掺杂LiNbO3:Ru:Fe晶体电色效应畴反转周期性极化铌酸锂

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可见光诱导铌酸锂晶体畴反转

南开大学学报（自然科学版） 2007年第2期40卷 109-112页

作者：刘宏德胡茜王文杰吴日雯李晓春陈绍林刘士国孔勇发南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室天津300457

研究了在可见光诱导条件下的近化学计量比掺镁铌酸锂的反转电压与光强之间的关系.并实现了利用可见光对晶体畴反转进行可控操作和实时监测.发现晶体的反转电压随光强增大而下降,最大降幅达到70%左右.探寻了可见光诱导铌酸锂晶体畴反转... 详细信息

研究了在可见光诱导条件下的近化学计量比掺镁铌酸锂的反转电压与光强之间的关系.并实现了利用可见光对晶体畴反转进行可控操作和实时监测.发现晶体的反转电压随光强增大而下降,最大降幅达到70%左右.探寻了可见光诱导铌酸锂晶体畴反转的形成机制,认为光诱导晶体畴反转的主要原因是光激载流子迁移改变了晶体内部的局域电场,造成了晶体极化反转电压的降低.

关键词：近化学计量比掺镁铌酸锂畴反转光诱导

制备LiNbO_3周期性畴反转的一种新方法

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人工晶体学报 1997年第1期26卷 20-23页

作者：陈云琳姚王非阮永丰李世忱天津大学精仪学院

本文对用电子束扫描ＬｉＮｂＯ３晶体的负畴面实现畴反转进行了实验研究。对于不同的扫描电压、扫描电流和扫描速率得到了不同的畴反转宽度，并且研究了畴反转宽度与扫描参量之间的关系。

关键词：铌酸锂晶体非线性光学晶体晶体结构畴反转