第3章铁电陶瓷5-PLZT

3.5透明铁电陶瓷,1铁电陶瓷的电光效应,一次电光效应，也称线性电光效应(Pockels效应)-介质的光频介电常数（或折射率）与偏置电场成正比,二次电光效应（又称Kerr效应）介质的光频介电常数（或折射率）与偏置电场的二次方成正比,光频介电常数,电光系数,任意坐标系中，折射率椭球（或称光率体）的方程：,折射率椭球（或称光率体）表示空间各个方向折射率的大小,折射率与光频介电常数关系：,令,则折射率椭球方程为：,在主轴坐标系中，可简化为,电光效应反映的是电场引起折射率变化，也即是引起折射率椭球的形变和转动，可表示为,线性电光系数，三阶对称张量,二次电光系数，四阶对称张量,只有非中心对称的晶体才具有线性电光效应,任意对称性的材料都可具有二次电光效应,2电光材料,铁电体：（1）不具有对称中心，容许奇阶张量具有不为零的分量，具有线性电光效应。（2）电光系数和非线性光学系数大（3）自发双折射率大,实用的电光材料,KDP及其同型晶体含PO4结构基本单元，线性电光系数一般在（1030）X10-12m/V氧八面体型晶体BaTiO3,LiNbO3,LiTaO3,KNbO3,Sr1-xBaxNb2O6等,电光系数大，如BaTiO3的线性电光系数为1700X10-12m/V，Sr1-xBaxNb2O6为1400X10-12m/V二元化合物ZnTe，GaAs等，电光效应弱，线性电光系数一般小于10X10-12m/VPLZT陶瓷电光效应可通过改变组分加以控制,铁电陶瓷的电光效应,电控双折射效应电控光散射效应粗晶透明陶瓷电控表面形变效应,3PLZT透明铁电陶瓷及电光应用,透明铁电陶瓷的组成和相图化学式：Pb1-xLax(Zry,Tiz)1-x/4O3,x2-30,形成B空位，标记：x/y/z，如：8/65/35,组成：Pb0.92La0.08(Zr0.65Ti0.35)1-0.02O3,La的加入量对相结构、性能影响显著,混合相：PbZrO3La2Zr2O7,准同型相界,透明铁电陶瓷的制备工艺透光陶瓷具备的条件：高密度（99）高的化学与结构均匀性表面光洁度高透明陶瓷的主要制备工艺：通氧热压烧结Tm高于1100oC得到粗晶，Tm低于1100oC得到细晶结构（晶粒尺寸小于2m）化学法制备微粉高纯、均匀、超细陶瓷粉末,透明铁电陶瓷的电畴具有“电控特性”电控可变双折射效应电控可变光散射效应电控可变表面形变效应三种效应的起因都是电场控制电畴的排列状态，使Pr变化，相应引起材料光学性质的变化,透明铁电陶瓷的物理特性和应用,电控可变双折射效应：细晶材料（12微米）,极化了的透明铁电陶瓷与电光晶体一样，可借助外加电场E的变化控制双折射率n,或使n随铁电陶瓷的Pr的部分转向而变化,电控可变双折射效应：细晶材料（12微米）,在PLZT中，不同组成表现出不同的电控双折射行为分别表现出记忆、线性、二次方效应。,记忆特性方形电滞回线线性电光效应一次电光效应nEn=-(1/2)n13rcE3,rc-一次电光系数二次电光效应nE2n=-(1/2)n13RE32，R二次电光系数,电控可变光散射效应：粗晶材料（约大于3微米）,大的电畴形成散射中心改变透光率图象存贮,电控可变表面形变效应：细晶