对不同组份掺镁铌酸锂晶体紫外光致吸收的研究

对不同组份掺镁铌酸锂晶体紫外光致吸收的研究 李质勇 , 徐庆君 ()枣庄学院 物理与电子工程系 ,山东 枣庄 277160 3 [摘 要 ]研究了不同组份掺镁铌酸锂晶体的光致吸收现象 . 通过对不同组份掺镁铌酸锂晶体紫外光致吸收的动态暗- 衰减过程的测量 ,我们认为掺镁铌酸锂晶体中紫外光致吸收的浅能级缺陷中心是 O 小极化子 . [关键词 ] L iN bO: M g;光致吸收 ;非线性光学 3 ( ) [中图分类号 ]O731[文献标识码 ]A[文章编号 ] 1004 - 7077 200702 - 0005 - 03 1 光致吸收的理论基础 光致吸收是由于激发光入射到晶体上导致某个波段的吸收系数增加的现象 ,当晶体被入射光辐照时 ,可以将深能级的电子或空穴激发到导带 ,这些电子或空穴落到这些能级上并不会 ,这就造成了准稳态能级上可以被激发的空穴或电子增多 ,从宏观上来讲就增加了 马上驰豫掉 [ 1 ] . 光致吸收一般在含有二能级或者多能级晶体中存在 . 通过光致吸收可 某个波段的吸收系数,这对晶体的应用起到了推动作用. 以研究晶体内部电荷迁移的微观机制 图 1是光致吸收形成与消失过程中电荷迁移的微观机制示意图. 图中两条长黑线 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示晶 ,在导带和价带之间的禁带中 ,由于晶体中缺陷的存在 ,形成缺陷能级. 体中的导带和价带 图 1 光致吸收中电荷迁移的微观机制示意图 )( ) (()a表示在无光的暗状态下 ,电子 或者空穴 在缺陷能级中的分布. b表示在外界光照 ( ),缺陷能级上的电子发生重新分布 ,从而引起晶体的吸收系数的变化. c表示当 射的情况下 ,缺陷能级上的电子稳定分布之后 ,关闭外界光 ,晶体中缺陷能级上的电 晶体在外界光照射下 ,最后回归至初始状态的过程 ,这是我们研究的重点 ,即晶体中光致吸收的暗衰减 子再次跃迁 . 过程 2 光致吸收的实验装置 ( ) 实验中我们用紫外光 作为泵浦光辐照晶体 ,同时用一束微弱的 He - Ne351nm 3 [收稿日期 ] 2006 - 12 - 06 ( ) [作者简介 ]李质勇 1959 - ,男 ,山东滕州人 ,枣庄学院物理与电子工程系副教授 ,主要从事 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 科学研究. 图 2 光致吸收实验装置示意图 ) ( T t1 on ()ΔαΔα 1晶体的紫外光致吸收系数 定义为 = ln d Toff -式中 T与 T分别为紫外光打开和关闭时红光的透过光强 , d为探测光在晶体中的有效 onoff ()长度 当探测光近似沿晶体表面法线方向入射时 , d近似为晶体的厚度 为了尽量减小探测光 . ,我们选取的探测光的强度尽可能的小. 对紫外光致吸收现象的影响 3 实验结果及讨论 实验中采用了三块掺镁的同成份铌酸锂晶体 ,熔融体中掺镁量分别为 5. 0mo l%、7. 8mo l% 和- 9. 0mol% ,分别标记为 LNMg5、LNMg78和 LNMg9 . 首先测量了这些掺镁铌酸锂晶体的 OH吸- - 1 . 由图 3可知 , LNM g5、LNM g78和 LNM g9三块掺镁样品的 OH振动峰位为 3535. 8 cm收 谱[2 ] ()12 nm 这说明镁离子浓度均达到或超过了阈值 . 2828. - 图 3 不同组份铌酸锂晶体的 OH 吸收谱 在三块样品中都能观察到明显的紫外光致吸收现象 ,当关掉泵浦光后是晶体的暗衰减过 2 2 . 图 4是在温度为 25?,泵浦光光强 656. 5mW / cm;探测光光强 25. 5mW / cm下测得的三块 程- . 然后根据 vonde r L inda 所提供的 O 小极化子的暗衰减经验公式来拟合晶 样品的暗衰减过程: 体的暗衰减过程 Δα 0( ) Δα( ) 2 =t2 γΔα1 + 20 [ 3 ] tΔαγ式中 是关掉泵浦光时吸收系数的初始变化量 ,, t为暗衰减时间 ,用 是暗衰减常数 0[ 4 ] ()公式 很好地拟合紫外光致吸收的暗衰减过程 ,这和以前的报道是一致的 . 因此我们认为 2- ,浅能级缺陷中心为 O 小极化子. 在掺镁铌酸锂晶体的紫外光致吸收中 图 4 不同组份铌酸锂晶体的动态暗衰减过程 4 结论 - 我们认为掺镁铌酸锂晶体中紫外光致吸收的浅能级缺陷中心是 O 小极化子. 参考文献 [ 1 ] K. B u se, L igh t - induced cha rge tran spo rt p roce sse s in p ho to refrac tive c rysta ls I: Mode ls and exp e rim en ta l m e thod s [ J ]. App l. Phys. B. 1997, 64: 273 - 291. [ 2 ]D. A. B ryan, R. Ge rson, H. E. Tom a schke. Inc rea sed op tica l dam age re sistance in lith ium n ioba te [ J ]. App l. Phys. L e tt. 1984 , 44: 847. [ 3 ]O. Sch irm e r, D. von de r L inde . Two - p ho ton - and x - ray - induced N b4 + and O - sm a ll po la ron s in L iN bO[ J ]. 3 App . l Phys. L e tt. 1978 , 33: 35. [ 4 ] G Zhang, Y. Tom ita. B roadband ab so rp tion change s and sen sitiza tion of nea r - infra red p ho to refrac tivity induced by u ltra2 vio le t ligh t in L iN bO3: M g. [ J ]. App l. Phys, 2002 , 91: 4177 - 4180. S tudy on the U ltra v io le t - in duced A b sorp t ion C oeff ice in t C han ge in M g - doped L ith ium N ioba te C ry sta ls L I Zh i - yong, XU Q ing - jun ()D ep a rtm en t of Physic s, Zaozhuang U n ive rsity , Zaozhaung 277160 , Ch ina () A b stra c t:W e stud ied the u ltravio le t - ligh t - induced ab so rp tion UV - L IA coeffic ien t changc in the congruen t L iN bOc rys2 3 2 + ta ls dop ed w ith M gof d iffe ren t concen tra tion s. B y m ea su ring the u ltravio le t - ligh t - induced ab so rp tion coeffice in t change, W e be lieved tha t the u ltravio le t - ligh t induced ab so rp tion change s we re a sc ribed to the gene ra tion of the sm a ll po la ron s O - unde r the illum ina tion of UV ligh ts. Key word s:L iN bO: M g; u ltravio le t - ligh t induced ab so rp tion; non linea r op tic s 3