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《光折变非线性光学材料:铌酸锂晶体》介绍用提拉法和顶上籽晶溶液法生长同成分和近化学计量比掺杂铌酸锂晶体，研究其晶体生长工艺、缺陷结构、抗光损伤、光学性能、光折变性能、全息存储性能和倍频性能，并介绍大容量体全息存储、位相共轭、全息关联存储、波导和倍频的应用研究。全书分掺杂铌酸锂晶体的基础理论、铌酸锂晶体应用基础理论和应用研究等三大部分，共十七章。《光折变非线性光学材料:铌酸锂晶体》可供材料、物理、化工和光信息存储等专业的科技人员和研究生参考。
《光折变非线性光学材料：铌酸锂晶体》 概述 本书深入探讨了铌酸锂（LiNbO₃）晶体在光折变非线性光学领域的独特性能与广泛应用。作为一种重要的压电晶体和铁电晶体，铌酸锂以其卓越的光学、电学和声学特性，在非线性光学研究和技术开发中占据着举足轻重的地位。本书系统阐述了铌酸锂晶体的基本物理性质，重点聚焦其在光折变效应方面的表现，并以此为基础，详细介绍了其在光通信、光信息处理、全息存储、激光技术等前沿领域的多元化应用。 内容要点 第一部分：铌酸锂晶体的基础性质 晶体结构与物理性质： 详细介绍铌酸锂的晶体结构（例如，R3c空间群），晶格参数，密度，熔点，居里温度等基本物理参数。深入剖析其压电效应、铁电性、光学双折射、电光效应（Pockels效应）以及声光效应等关键特性，为理解其光折变行为奠定基础。 光折变效应机理： 详细解释光折变效应在铌酸锂晶体中的物理机制。这包括载流子的产生（例如，光激发）、迁移（扩散和漂移）、俘获以及空间电荷引起的电场变化。阐述电场如何调制晶体的折射率（通过电光效应），从而形成折射率全息图。讨论影响光折变效率的因素，如载流子浓度、迁移率、陷阱密度、光强分布以及晶体内部的缺陷等。 载流子动力学模型： 介绍描述光折变过程中载流子产生、迁移、复合和陷阱动力学的数学模型，例如单载流子模型、双载流子模型等。分析不同模型在解释实验现象中的适用性，以及如何通过这些模型来优化材料性能。 本征缺陷与掺杂效应： 深入研究铌酸锂晶体中的本征缺陷（例如，铌氧空位、锂空位）及其对光折变性能的影响。详细阐述通过掺杂不同金属离子（如Mg²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Ti⁴⁺, Nd³⁺等）如何调控铌酸锂的光折变性能，包括提高光折变增益、改变响应时间、增强光损伤阈值、引入特定的光谱响应或多光子吸收特性。 第二部分：光折变非线性光学应用 全息数据存储： 详细阐述利用铌酸锂晶体的光折变特性实现高密度、高保真全息数据存储的原理。讨论记录（写入）、读取和擦除全息图的过程，以及影响存储容量和访问速度的关键因素。介绍各种全息存储技术，如体积全息存储、相干光存储、灰度全息存储等，以及在实时存储中的应用。 光信号处理与运算： 探讨铌酸锂晶体在实现各种光信号处理功能方面的应用，包括： 光开关与调制器： 利用光诱导的折射率变化实现光信号的开关和调制。 光逻辑门： 基于光折变相互作用实现光逻辑运算，如AND, OR, NOT门等。 自适应光学系统： 利用光折变相位共轭镜实现对像差的实时校正，应用于望远镜、显微镜和激光束整形等领域。 空间光调制器（SLM）： 基于光折变原理构建的SLM，用于实时操控光波前。 非线性光学器件： 介绍铌酸锂晶体在各种非线性光学器件中的应用： 二次谐波（SHG）、三次谐波（THG）产生： 利用其大的二次和三次非线性光学系数实现高效的频率转换。 光参量振荡（OPO）与放大（OPA）： 实现激光波长的调谐和放大。 光致拉曼散射： 在特定条件下观察到的非线性效应。 光电传感器与探测器： 讨论利用铌酸锂的光电效应和光折变效应构建各种传感器，如紫外探测器、光强传感器、偏振传感器等。 光计算与神经网络： 探索铌酸锂在实现并行光计算和光学神经网络中的潜力，例如模拟退火算法、联想记忆等。 第三部分：实验技术与前沿研究 晶体生长与制备： 介绍铌酸锂晶体的生长技术（如Czochralski法）以及晶体加工、抛光、电极制作等工艺流程。 光折变性能表征： 详细介绍用于测量光折变增益、响应时间、陷阱密度、光损伤阈值等关键参数的实验技术和仪器，例如光探测器、示波器、频谱分析仪、自相关仪等。 最新研究进展： 跟踪和介绍铌酸锂光折变材料研究领域的最新进展，包括新型掺杂体系、光诱导导电性控制、光致发光特性、二维/三维光折变应用，以及与其他功能材料的复合应用等。 理论建模与仿真： 探讨数值模拟和理论计算在理解和预测铌酸锂光折变行为中的作用，例如有限元方法、波动方程求解等。 结论 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解铌酸锂晶体作为一种重要的光折变非线性光学材料所具备的独特优势及其在推动科学技术进步方面的重要贡献。通过对基础理论、关键机理和广泛应用的细致阐述，本书将为从事光学、材料科学、通信工程、信息科学等领域的研究人员、工程师和学生提供宝贵的参考。
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