[其他]富锂高掺镁铌酸锂晶体

说明书

铌酸锂（LiNbO₃～LN）晶体具有良好的电光性能和非线性光学性能，半波电压比KDP（磷酸二氢钾）小（见表一），非线性光学系数比KDP大一个数量级（表二）。在激光应用方面很广泛，可以制作光调制器、Q开关、光偏转器等电光元件和光倍频器、光参量振荡器等非线性光学器件，在激光技术发展中有很大的实用价值。

但是，在较低功率密度激光（对4880A，＜20w/cm²）照射下（表一），会产生局部光致折射率的变化（称光折变），限制了它的应用。

探讨消除光致折射率变化现象、抵抗光折变的产生途径是当前研究者在努力解决的一个问题，其方法有两种：

一个方法是利用掺杂，例如掺5%Mol    MgO，可以提高晶体自身抵抗产生光折变的能力（表二）。

另一个方法是光折变的热清除，即将晶体加热到某一特定温度（称为退光折变温度）以上，可以清除光折变，如果在该温度以上使用，则不会发生光折变现象。我们对同成份铌酸锂晶体进行测量，其退光折变温度是140℃。

通常，铌酸锂晶体是以同成份配比（Li/Nb的摩尔比为48.6/51.4），在高温下熔融，用提拉法生长而成。

我们制作成功的富锂高掺镁铌酸锂晶体的成份（按投料计算）是Li₂CO₃∶Nb₂O₅∶MgO＝0.95×0.505∶0.95×0.495∶0.05摩尔比，在高温熔融下提拉生长而成，经实验测定它具有如下特点：

1.抗光折变能力比同成份铌酸锂晶体至少提高二个数量级，且优于掺镁（5%Mol    MgO）同成份铌酸锂晶体（表二）。

根据我们的实测，在室温下，用氩离子激光束在功率为5.6×10⁴w/cm²照射下，尚未发现光折变现象产生。

2.用于非临界位相匹配，实现激光倍频，其位相匹配温度达到150℃，腔外倍频（由λ＝1.06μm转变为λ＝0.53μm）能量转换效率≥30%，镀增透膜后，可达40%（表二）。

3.晶体光电导σ_PH比掺镁同成份铌酸锂约高一个数量级。

上述第1项性能，对于制作应用于激光光学器件具有普遍意义，如Q开关、光调制器、光偏转器、参量振荡器、光倍频器等，都会因大大改善光折变的影响，而提高晶体的使用价值。第2项对制作光倍频器有特殊意义。

前人，在同成份铌酸锂中曾实现非临界位相匹配，倍频转换效率为16%左右，匹配温度为23℃（表二）。

我们研制的富锂高掺镁铌酸锂晶体制作的光倍频器件，对于1.06μm→0.53μm的转换效率高达40%，其匹配温度达到150℃，已超过退光折变温度，（根据我们的测量，对于同成份铌酸锂晶体是140℃）克服了光折变的影响。

参考文献

〔1〕《南开大学学报》（自然）1980年1-2期P·59

〔2〕《物理学报》1983年32卷6期P·795

〔3〕《新型无机材料》1980年3期P·1

〔4〕《非线性光学和材料》科学出版社，1978年