MgO：LiNbO3晶体的光学性能

由于LiNbO3晶体易产生光损伤(光折变)即低的激光损伤阈值,限制了其在许多光学器件中的应用。为了提高LiNbO3晶体的激光损伤阈值,经常会在晶体中掺杂抗光损伤杂质Mg。将5.5%(摩尔分数)的MgO掺入LiNbO3晶体后,生长出来的MgO∶LiNbO3晶体的抗光折变能力提高约两个数量级[16],其主要机制为：当镁离子掺杂到LiNbO3晶体中后,镁离子会取代正常晶格的铌离子,当掺杂镁的量超过阈值时,晶体中的反位铌离子会重新回到铌位,而作为光折变受主的杂质离子的晶格占位也由锂位变成铌位,从而失去光折变受主的能力,导致光电导性能显著提高[17]。单相区内MgO∶LiNbO3晶体仍然为三方晶系,R 3c空间群,掺杂镁后其晶格常数会有微小的变化,一般变化范围仅几个皮米量级。用这种晶体制成的倍频器在能量转换效率和相位匹配温度方面有大幅度提高,用于连续泵浦的Nd∶YAG声光调Q的腔内倍频时,可以获得高功率输出。掺杂不同量的镁时LiNbO3晶体的居里温度有着明显的变化,在掺杂量达到4%以前,居里温度增加较快;在6%时达到最高,约为1 218℃;继续加入镁,其居里温度会有一个小幅度的下降,9%时温度下降到1 215℃。

MgO∶LiNbO3晶体在红外区域具有良好的光学性能,其色散方程可以表示为[18]

式中,T的单位为K;A的单位为nm。方程对波长范围在400~4 000 nm成立。在不同的温度下,对n 2e进行抛物线拟合,得到经验公式：(www.xing528.com)

式中,T c为晶体温度。

MgO∶LiNbO3晶体的生长方法与LiNbO3晶体相同,可以采用提拉法、导模法和坩埚下降法等进行生长。上文中已经对这三类方法进行了详细描述,这里就不再赘述。