光折变实验.docx

光折变光放大Ar+离子或He-Ne激光器，输出波长分别为514.5nm和632.8nm，使用功率为20mW〜200mW样品放在复合转台上，便于设置入射光角度M2图 1 双光束波耦合实验光路 (a) 透射型(前向)波耦合(b) 反射型(相向)波耦合增益系数 G 为1 I " ( with pump beam)G 二 ln iL I ' ( without pump beam)图2 0切BaTiO3晶体的前向二波耦合增益的实验特性a) 掺 Rh 为 600ppm 样品； (b) 掺 Ce 为 50ppm 样品1图3 BaTiO3晶体整个角度的CTWM增益实验特性,8# (o), 10# (▽).相位共轭光器PBS输出水平偏振光；L为聚光透镜；BS为半反镜；PD为两光电功率计，PD2检测 激光器输入信号， PD1 探测位相共轭光强度，经计算机处理后，获得准确的相位共轭 光反射率的实验特性计算公式为R =厶 x 100% (3.8)I耳0耳为BS的反射率图4光折变散射自泵浦相位共轭实验配置图 5 KNSBN 晶体猫式自泵浦相位共轭光产生，晶体内光路图6稳态下0°切BaTiO3晶体内部自建泵浦光路。

入射光与晶体a面法线的夹角0为 50°图7 9# 45°切Ce: BaTiO3晶体内部自建泵浦光路a ) ~ ( g )入射光与晶体入射面法 线的夹角0 分别为 60 —15 -25 -35 -45和-55 (h ): 0 =—40初始光 扇degree)图 8 7# 样品 a 面和 b 面的共轭光反射率随入射光角度的变化特性图像存储图中九/ 2为半波片；PBS为偏光器；M为全反镜；BS为半反镜；SF ,为扩束器; P为光阑；LI, L2 , L3为聚光透镜；I为图象；A为衰减片；PD为光功率探测器；S为 采集器，虚线内部分用于测量信号光强的变化，亦可以用接收屏代替，用于图象的采集 和观察图9透射型光栅（前向）波耦合0切BaTiO3图象放大示意图图10 45切BaTiO3晶体图像放大9 =160 =223 s p(a)信号光路所加原始图象；(b)放大后的稳态图象；(c) 关闭信号光，经泵浦光读出图象； (d) 瞬态放大的图象信号光的增益和信噪比为：SNR =■S NIN式中 IS0 为无泵浦光时信号光经过晶体后的光强； IS 为有泵浦光时信号光和噪声 光放大后的总光强； IN 为噪声光强，定义为关闭信号光并擦除信号光和泵浦光产生的 光栅影响时，沿信号光方向的受激光折变散射光强。

a)图 11 图像存储信号光强变化LiNbO3 (LN) 晶体目前，提高LiNbO3晶体的性能，主要从生长工艺、掺杂改性和晶体后处理等方面解决而掺 杂改性主要为：在波导、倍频、电光调制等方面，利用掺 Mg 和 Zn 等离子提高其抗光损伤能力； 在固体激光基质材料方面，通过掺入稀土离子，作为激活剂，获得激光晶体；在光折变方面，通过 掺入过渡金属离子，提高其光折变性能另外，晶体的后处理，即氧化或还原处理[139],对晶体的性能有重大影响例如，在掺Fe离 子的LiNbO3晶体中：提咼Fe2+的浓度可以提咼晶体的光折变灵敏度；而提咼Fe3+的浓度可以提咼 晶体的最大折射率变化通过对晶体的氧化和还原处理就可以调节晶体中的Fe2+ / Fe3+的浓度比， 以改善晶体的光折变相关特性氧化方法有两种，一种为在富氧气氛下进行退火；另一种为将晶体埋在Nb2O5粉末中进行高 温退火(115010h),改变退火温度和退火时间控制晶体的氧化程度，处理后的晶体，颜色一般 变变成浅黄色还原方法也有两种，一种为在真空或缺氧气氛下进行退火；另一种为将晶体埋在Li2CO3粉末 中进行高温退火(500〜55024h)，同样改变退火温度和退火时间控制晶体的还原程度，处理后的 晶体，颜色一般变深，成红棕色。

1)(a):透过晶体的信号光路初始图象；(b):稳态时放大或存储的图像；(c):存储位置读出图象z=0 (关闭信号光)；(d):泵浦光沿y方向移动0.5mm读出图象F FOPT ' OPT cr* orrj OFlj~(2)(a1*):原始图象；(a1):透过晶体的信号光路初始图象；(b]):稳态时放大或存储的图像; (5):存储位置读出图象(关闭信号光)；(d]):泵浦光沿z方向移动,z=1.75mm读出图 象；(e1): z=3.05mm读出图象；(fj:读出的串扰图像3)(a2): 透过晶体信号的初始图象； (b2): 稳态时放大或存储的图像； (c2): 泵浦光沿z方向移动,z=0.68mm读出图象；(d2): z=1.45mm读出的串扰图像图12 LiNbO3晶体氧化态的9#样品的图象存储和读出实验照片t (m in)图13 8#还原态LN晶体的光读出或光擦除实验特图14 12# LN晶体的光存储和光擦除实验特性图15 10#氧化态LN晶体的光存储和光擦除实验特性。