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光电功能材料在光学和材料科学中均占有十分重要的地位，其应用潜力巨大，是当前世界各国科学研究竞争十分剧烈的科学领域之一。本书首先论述钽铌酸钾晶体的性能及其掺杂改性，然后着重以掺锂的钽铌酸钾晶体为例，详细介绍晶体的生长、基本性能、压电性能、电光效应、上转换发光特性及在电控全息方面的应用；同时对两种新型光电功能晶体——钽铌酸钾钠晶体和铌酸钾钠晶体在居里温度附近体现出的巨压电性能做详细论述；最后，对基于顺电相钽铌酸钾锂晶体的电控全息器件（包括电控全息光开关、分束器、图像处理等器件）进行了介绍。本书首先论述钽铌酸钾晶体的性能及其掺杂改性，然后着重以掺锂的钽铌酸钾晶体为例，详细介绍晶体的生长、基本性能、压电性能、电光效应、上转换发光特性及在电控全息方面的应用；同时对两种新型光电功能晶体在居里温度附近体现出的巨压电性能做详细论述；最后，对基于顺电相钽铌酸钾锂晶体的电控全息器件进行了介绍。

前言

第1章钽铌酸钾类晶体生长1

1.1晶体生长方法1

1.1.1溶液法1

1.1.2熔融法3

1.1.3气相法6

1.2KTN晶体的生长6

1.2.1KTN系晶体的生长合成相图6

1.2.2熔体提拉法晶体生长8

1.3KLTN晶体的生长10

1.3.1TSSG法生长KLTN单晶10

1.3.2KLTN晶体的内应力释放与单畴化处理12

1.4KNTN晶体的生长13

1.4.1KNTN晶体的原料合成13

1.4.2顶部籽晶助溶剂法生长KNTN晶体14

1.4.3氧空位对KNTN生长的影响15

1.5KNN晶体的生长16

1.5.1提拉法生长KNN晶体16

1.5.2KNN晶体的组分和分凝18

1.5.3KNN晶体形貌研究19

1.6生长工艺对晶体生长的影响22

参考文献24

第2章KTN晶体的物埋与电光性能25

2.1KTN晶体的第性原理研究25

2.1.1第性原理简介25

2.1.2KTN几何结构优化28

2.1.3KTN晶体电子结构30

2.1.4KTN晶体的光学性质36

2.2KTN晶体线性电光性能41

2.2.1双折射方法测量KTN晶体的y13和Y3341

2.2.2半波电压法测量KTN晶体的有效电光系数%42

2.2.3交流电压测试法测量KTN晶体的切向线性电光系数y5143

2.3KTN晶体的二次电光性能45

2.3.1二次电光效应45

2.3.2KTN晶体的二次电光系数49

参考文献53

第3章居里温度附近KTN临界特性55

3.1居里温度附近KTN晶体的极化演变特性55

3.1.1KTN晶体居里温度以上介电弛豫55

3.1.2KTN晶体居里温度以下异常双电滞回线57

3.1.3KTN晶体四方相中双电滞回线物理机制59

3.1.4KTN晶体居里温度附近极化演变过程表征60

3.2PNRs对KTN晶体电光性能的影响63

3.2.1KTN中PNRs对电光效应贡献物理机制63

3.2.2KTN居里温度附近电光效应温度响应特性64

3.2.3KTN居里温度附近电光效应频率响应特性67

3.3KTN晶体中PNRs增强临界机电耦合特性72

3.3.1KTN居里温度附近巨电致伸缩性能72

3.3.2KTN居里温度附近机电耦合共振74

3.3.3KTN居里温度附近巨电致伸缩效应物理机制77

3.4KTN晶体中极性纳米微区非随机取向特性78

3.4.1KTN晶体居里温度以上的折射率各向异性79

3.4.2KTN中极性纳米微区各向异性取向机理84

参考文献86

第4章KLTN晶体基本性能及相变87

4.1KLTN晶体的基本物理性质87

4.1.1KLTN晶体的结构演变87

4.1.2KLTN晶体折射率色散90

4.1.3KLTN晶体的光谱特性95

4.2KLTN晶体的介电性质98

4.2.1KLTN晶体介电行为99

4.2.2KLTN晶体的介电弛豫性质110

4.2.3KLTN晶体的介电可调谐特性111

4.2.4KLTN晶体介电参数空间分布114

4.3KLTN晶体的热释电性质116

4.3.1自发极化随温度及组分变化规律117

4.3.2掺杂对热释电效应的优化及分析~119

4.4KLTN晶体的热膨胀性质120

4.4.1热膨胀形变与零极化温度121

4.4.2热膨胀形变的取向特性125

4.4.3热膨胀的结构相变127

4.4.4自发极化强度与动态极化强度129

4.5KLTN晶体的相变特性131

4.5.1KLTN晶体的组分相图131

4.5.2KLTN晶体的相变机制132

参考文献134

第5章无铅KLTN晶体压电与铁电性能135

5.1无铅压电晶体研究进展135

5.2压电性能测量原理与方法136

5.2.1压电参数测量方法136

5.2.2压电振子136

5.3无铅KLTN晶体的压电性能137

5.3.1横向长度振动模式137

5.3.2厚度伸缩振动模式139

5.3.3纵向长度伸缩振动模式140

5.3.4厚度切变振动模式141

5.3.5KLTN晶体压电参数空间分布142

5.3.6压电性能的优化144

5.4无铅晶体KLTN的铁电性能146

5.4.1铁电参数测量方法146

5.4.2无铅晶体KLTN的偶极取向特性147

5.4.3组分相掺杂对剩余极化和矫顽场的影响149

5.4.4无铅晶体KLTN的自发极化特性及机理分析152

5.5无铅晶体KLTN的电致伸缩特性153

5.5.1电致伸缩效应的概念153

5.5.2电致伸缩系数的测量方法154

5.5.3无铅晶体KLTN的电致伸缩性能155

参考文献158

第6章KLTN晶体的电光性能159

6.1KLTN的线性电光效应159

6.1.1有效电光系数，，。的频率依赖特性159

6.1.2Yl3和y33的频率依赖特性及压电修正163

6.1.3切向线性电光系数y51及机理分析167

6.1.4KLTN晶体电光系数的空间分布169

6.2)il页电相KLTN的二次电光性能172

6.3KLTN晶体基于二次电光效应的光折变性能175

6.3.1光折变特征参量175

6.3.2二波耦合原理与实验光路176

6.3.3KLTN的电控光折变性能177

6.4基于KLTN晶体二次电光效应的空间光孤子183

6.4.1亮空间光孤子183

6.4.2全息空间光孤子188

参考文献190

第7章基于顺电相KLTN晶体的电控全息器件192

7.1基于KLTN晶体电控全息光开关192

7.1.1光开关原理192

7.1.2光开关实施方案193

7.1.3多波长选择功能光开关194

7.2基于KLTN晶体电控全息衍射分束器201

7.2.1电控二次电光效应Bragg衍射分束器201

7.2.2电控全息Raman-Nath衍射分束器204

7.3基于KLTN晶体的电控全息图像处理210

7.4基于KTN晶体的可变折射率梯度器件212

7.4.1梯度电光系数KTN晶体的设计213

7.4.2晶体等径生长理论215

7.4.3等径KTN、KNN晶体性能表征218

7.4.4组分梯度KTN晶体的组分与电光系数分布219

7.4.5基于梯度电光系数KTN晶体的屯光偏转应用222

参考文献223

第8章KLTN晶体上转换发光性质224

8.1掺铒KLTN晶体的吸收光谱特性224

8.1.1吸收光谱224

8.1.2光谱参数计算226

8.2掺铒及铒镱双掺KLTN晶体上转换发光229

8.2.1800nm激光激发上转换发光性能229

8.2.2980nm激光激发上转换发光性能235

8.3掺铒及铒镱双掺KLTN陶瓷240

8.3.1Er3+掺杂及Er3+/Yb3-双掺KLTN陶瓷制备及表征241

8.3.2Er3+掺杂及Er3+/Yb3-双掺KLTN陶瓷的发光性能245

8.3.3稀土离子在KLTN晶格中的占位251

参考文献252

第9章新型光电功能材料KNTN253

9.1KNTN晶体的结构优化和光学性质253

9.1.1KNTN的几何结构优化（晶体与表面）253

9.1.2KNTN晶体与表面的电子结构254

9.1.3KNTN晶休与表面的光学性质256

9.1.4KNTN陶瓷的结构与基本性质259

9.2KNTN单晶的基本结构265

9.3KNTN晶体的电学性能265

9.3.1KNTN晶体的介电性质265

9.3.2压电常数268

9.3.3铁电性质270

9.3.4KNTN陶瓷的压电性能及磁电耦合特性270

9.3.5KNLTN陶瓷多型相变附近的压电性能276

9.4KNTN晶体的光学性质277

9.4.1KNTN晶体的折射率色散277

9.4.2KNTN晶体的吸收光谱279

9.5KNTN晶体的电光性能及其应用280

9.5.1KNTN晶体线性电光系数280

9.5.2KNTN晶体二次电光系数281

参考文献285

第10章KNN单晶性能研究286

10.1KNN晶体的相结构286

10.2KNN单晶电学性能287

10.2.1KNN晶体的介电性能288

10.2.2KNN晶体的铁电性能290

10.2.3KNN晶体基本压电性能293

10.2.4KNN晶体的全矩阵参数294

10.3KNN晶体的压电常数演变301

10.3.1KNN单晶压电性能的演变301

10.3.2KNN单晶极化前自发极化变化机制303

10.3.3KNN单晶电畴结构的表征305

10.3.4KNN晶体的大应变研究308

10.4KNN晶体的巨压电性能313

10.4.1K0.40Na060Nb03晶体的压电和介电性能的研究314

10.4.2内应力对电畴和结构影响的研究315

参考文献320

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