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LiNbO:Fe 晶体的光致声发射景象

宣布日期:2017-05-06 11:33    阅读次数:次

作者:北京修建工程学院 黄伟,师华;南开大学 李正明,吴仲康;同济大学 李杰,陈杰伟

一、弁言

LN:Fe晶体是一种典范的全息存储介质,它的光致毁伤已有研讨。在一束相关可见激光辐照下,会发生自加强衍射光。它的机制可斟酌为入射光与其在晶体后外表上的反射光束和由晶体缺点而至的散射光束的简并四波混频。自衍射光是上述相关射束对晶体内构成的浩繁位相光栅的衍射。若相关射束相关构成的一组明暗干与条纹如图,则响应于这一干与条纹的空间电荷密度,空间电荷场,由压电而至的应变S和光致折射率变更(图中带斜线局部表现缩短地区,无斜线局部表现收缩地区)。普通这类空间电荷场可达数目级。由此致使一个介质的击穿进程,俗称准击穿,即沿晶体通光界面上弱电离气体通道的放电。咱们发明一束相关可见激光辐照下的LN:Fe晶体,在准击穿时会发生一种声发射景象。它的发射频次随入射光强、辐照时候增添而增大,它的周期与光生伏特电流、光致折射率变更,和某一点自衍射光强的跃变周期不异,这能够经由进程输出晶体的超高频声旌旗灯号探测出来。本文对此景象作了切磋,以为这类声发射原因为准击穿时的跃变空间电荷场而至的晶体应变效应。

图1
二、尝试
所用晶体试样为单畴LiNbO:Fe(0.08mol%Fe)晶体。通光截面为面,片状样品厚度为1mm,块状样品15X15X15mm。单光束激光波长为1.片状试样沿P.标的目的的光生伏特电流I,折射率变更和自衍射光强A随时候的变更干系.
单光束激光辐照在片状试样上,利用光生伏特电流丈量法.丈量了沿试样自觉极化轴P的电流强度I;同时利用弥补法,丈量光折变和某一点的自衍射光强A.成果如图2所示.

图2
由图2知,光致准击穿时I曲线渐变降落,与此同时,也俄然着落.如划定三者的跃变着落点D,P间的时候为一周期T,则由图2知三者的跃变周期T相称.这一干系在较高功率密度辐照下的准击穿进程也合用.光强必然辐照时候增添或光强增多数能致使准击穿的频次增添,响应的这三者的跃变周期也变短.

图3
2.块状样品的超声回波与A的干系.
激光光束辐射在块状样品上,利用超声波法.丈量超声回波,同时利用某一点的自衍射光强变更A来显现光致准击穿,尝试装配如图3,得成果如图4.

图4标明光致准击交叉时,超声回波被晶体应变而至的低频声波调制,辐值曲线的渐变降落或上升与自衍射击光强A的降落或上升是同时的.如按上述划定跃变点D.P之间为一大响应的低频声波频次也增大,两者的频次不异,如图4激光的波长对A的周期的影响,一样对低频声波周期也有影响.尝试成果标明,小组长514.5时比488.0的跃变周期要长.
三会商
1.低频声波发生的咱们以为它原因为光致准击穿时由跃变空间电荷场院而至的晶体应变效应.所谓准击穿,即空间电荷场发生的一咱沿晶体通光界面上弱电离气体通道上的放电景象.因为这咱气体通道似网一样联络了空间电荷场的正负极并联于丈量光生伏特电流的主回路上.是以,它的放电致使短路.主回路上的I俄然降落,同时空间电荷场院E,因放电也俄然降落,由此致使电流在主回路下流通.I曲线疾速上升到击穿前的主值.这一景象标明,准击穿不是体效应,可是的上升曲线不是如许,这是因为决议普通说E的增添有一弛豫时候.是以的增添就比拟安稳.明显,由决议的压电应变S,它将随E,的跃进变和安稳上升而变更.这便是晶体低频声波发生的首要缘由.别的因为气体放电也会发生必然的热效应,由此在晶体界面上发生一热脉冲,局部热量会使晶体受热升温,致使热应变及热释电效应.这些也是晶体低频声波发生的一个身分,不过,在咱们尝试前提下它是次在的.
2.低频声波周期与A.I的跃变周期不异.
由上述可知,这些参数直接管制于E的跃变周期.是以它们应有不异的周期;并且它们将随入射光强、辐照时候和波长的影响而变更。
总之,本文察看到了光致准击穿时的一种声发射景象。它原因为跃变空间电荷场而至的晶体应变效应;同时经由进程对I,A的尝试研讨与阐发,进一步说明了光致准击穿景象。

参考文献(略)

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