晶体光折变实验ppt课件

1 2 概念简介效应机理实验原理实验内容 3 晶体光折变效应Crystalphotorefractiveeffect概念简介 4 概念简介 光折变效应 又称光致折射率变化 指光折变材料在光辐照下 会引起光波的振幅 相位 偏振甚至频率的变化 贝尔实验室发现强光辐射会影响晶体折射率的变化 称其为 光损伤 并且这种损伤在暗处可以保留相当长时间 直到后来人们发现这种损伤可以用均匀光照或加热去除 才更名为光折变效应或光致折射率变化 本实验以掺铁铌酸锂为样品 观察晶体光折变效应 5 晶体光折变效应Crystalphotorefractiveeffect效应机理 6 光折变效应机理 电光晶体内的杂质 空位或缺陷充当电荷的施主或受主 当晶体在光辐照下 光激发电荷进入邻近能带 光激发载流子顺浓度梯度扩散 或漂移或运动 经过再激发 再迁移 再俘获 最后离开光照区 定居于暗光区 7 光折变效应机理 形成与光强分布相对应的空间电荷分布 这些电荷按照泊松方程 产生相应的空间电荷场 从而显著地引起晶格畸变 在晶体内形成折射率在空间的调制变化 或者说在晶体内写入体位相光栅 8 晶体光折变效应Crystalphotorefractiveeffect实验原理 9 光折变材料 LiNbO3 Fe 光激发的载流子主要是晶体中杂质 即铁离子 晶体内惨入少量的可变价铁杂质 它们以Fe2 和Fe3 的形式进入晶格 在光辐照下Fe2 被电离成Fe3 激发至导带中的光电子迁移到暗区Fe3 俘获形成Fe2 导致了空间电荷分离 最终形成位相栅 光折变效应实际是Fe2 和Fe3 杂质按光强重新分布的结果 全息图的写入 参考光束与信号光束在光折变晶体中相干写入全息图 实验原理 光存储实验 10 大容量 并行性 实时性 可循环使用 选择性 可接受的暗存储时间 实验原理 光折变全息存储特点 11 晶体光折变效应Crystalphotorefractiveeffect实验内容 12 一 观察LiNbO3 Fe晶体光折变现象 二 利用双光束耦合方法观察晶体光折变效应形成的衍射光栅的衍射现象 并测量晶体的样品的衍射效率 三 在LiNbO3 Fe晶体样品中写入和读出图像 实验内容 内容 13 实验内容 实验装置 14 1 启动激光器 在实验台上安排好仪器 光学元件位置 调节光路等高 2 棱镜前放置1 2波片 反复转动改变偏振方向 用光功率计测量两束光的光功率基本相等 3 棱镜信号光后放置偏振片以及激光功率计 调节偏振片直到功率最大 这时偏振方向水平 4 分束镜参考光后放置半波片和平行方向的偏振片和激光功率计 调节半波片使得功率最大 这时偏振方向也平行 实验内容 方案 15 5 在其中一光路中依次加入扩束镜 透镜和物 移动光屏位置 将其放在焦面处 6 调节反射镜的位置和角度 使交叠在样品上的两束光光程大致相同 7 参考光路放衰减片 在光屏位置处替换样品 样品前放一张纸条 使得两光点很好重合 8 打开CCD写入一段时间后 遮蔽物光 可发现在显示器上依然可以看到清晰的物象