论文摘要
Fe:LiNbO3晶体作为全息存储材料具有衍射效率高和保存时间长的优点,但同时存在响应时间长、抗光散射能力差的缺点。本研究通过掺入HfO2可以克服这些缺点来提高其存储性能。用提拉法生长出一系列Hf:Fe:LiNbO3晶体,并对晶体进行极化和加工处理。通过大量实验并结合理论分析,设计了合适的温场,适宜的提拉速度和旋转速度等晶体生长的工艺参数。运用X-射线技术,对Hf:Fe:LiNbO3晶体进行了物相分析,测定了晶体的晶体常数结构和晶格常数。测试结果表明,Hf:Fe:LiNbO3晶体仍然保持纯铌酸锂LiNbO3晶体的晶体结构,但是其晶格常数随掺杂情况不同和Li/Nb比不同而变化。测试了Hf:Fe:LiNbO3晶体的红外吸收光谱和紫外-可见吸收光谱,分析了不同掺杂浓度及不同Li/Nb比的Hf:Fe:LiNbO3晶体的吸收边相对移动的现象,确定了Hf4+的掺杂阈值浓度为4mol%。研究表明,Hf:Fe:LiNbO3中,Hf4+首先取代占据Li位的反位Nb,完全取代后,才开始取代正常晶格上的Li+,这一结果和X-射线衍射测试结果相符。用直接观测光斑畸变法测试了Hf:Fe:LiNbO3晶体的抗光折变能力,结果显示Hf:Fe:LiNbO3晶体的抗光折变能力比掺Fe的LiNbO3晶体的抗光折变能力提高2个数量级以上,且随着[Li]/[Nb]比增加抗光折变能力增加。研究了晶体的指数增益系数的温度突变异常。从20°到120°之间测量Hf:Fe:LiNbO3晶体指数增益系数随温度变化曲线,发现在55℃附近,70℃附近和110℃附近指数增益系数突然增长。对晶体的全息图进行了热固定试验,测量和计算20℃下氧化态Hf:Fe:LiNbO3晶体衰减时间理论值为115年,比Fe:LiNbO3晶体的衰减时间（存储寿命）长20倍。结果表明了热固定可以延长全息图的读出时间,从而提高存储寿命。