【摘 要】
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本研究采用提拉法生长出一系列掺杂Yb3+（1mol%）离子、Nd3+（1mol%）离子、Sc3+离子（0、0.5、1、1.5mol%）的内部与表面无裂纹,透明度高、光学均匀性良好的Sc:Yb:Nd:Li Nb O3晶体,并经过极化、切割、研磨、抛光等后处理方法得到晶片样品,标记为Sc Yb Nd-0,Sc Yb Nd-1,Sc Yb Nd-2和Sc Yb Nd-3进行各个性能测试。通过电感耦合等离
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本研究采用提拉法生长出一系列掺杂Yb3+（1mol%）离子、Nd3+（1mol%）离子、Sc3+离子（0、0.5、1、1.5mol%）的内部与表面无裂纹,透明度高、光学均匀性良好的Sc:Yb:Nd:Li Nb O3晶体,并经过极化、切割、研磨、抛光等后处理方法得到晶片样品,标记为Sc Yb Nd-0,Sc Yb Nd-1,Sc Yb Nd-2和Sc Yb Nd-3进行各个性能测试。通过电感耦合等离子体质谱（ICP-AES）法测得了Sc:Yb:Nd:Li Nb O3晶体中Sc3+、Yb3+、Nd3+离子的有效分凝系数,发现Sc3+离子的掺杂浓度增加,Yb3+和Nd3+离子的有效分凝系数减小。通过X-射线衍射测试,确定了Sc3+离子的掺杂没有改变晶胞结构,Sc3+离子取代正常晶格点位的离子进入晶体,晶格常数的微小变化体现了晶格内缺陷结构变化规律。同时结合红外透射光谱,紫外-可见-近红外光谱测试结果,分析了掺杂离子占位机制和晶体缺陷结构变化,当掺入到晶体中的Sc3+离子浓度比Yb:Nd:Li Nb O3晶体中本征缺陷含量小时,Sc3+离子优先占据本征缺陷NbLi4（10）和V-Li的位置,形成ScLi2（10）缺陷结构。生长晶体所用的熔体中Sc3+离子掺杂浓度达到1mol%,晶格中的NbLi4（10）缺陷被取代完全,证明了Sc3+离子达到阈值浓度。此时继续增加Sc3+离子掺杂浓度,Sc3+离子会取代正常晶格中的Li位和Nb位,形成ScL~2 i（10）-ScN2-b的电荷自补偿缺陷基团。通过光散射曝光能量流阈值法对Sc:Yb:Nd:Li Nb O3晶体的抗光损伤能力进行分析与研究,发现Sc3+离子是有效的抗光损伤掺杂剂。即使较低的掺杂浓度,也可以使Sc:Yb:Nd:Li Nb O3晶体的曝光能量阈值提高5倍。曝光能量阈值提高就代表晶体抗光损伤能力增强。经过一系列测试Sc（1.5mol%）:Yb（1mol%）:Nd（1mol%）:Li Nb O3样品的曝光阈值能量达到了751.72J/cm~2,约是未掺杂Sc3+离子样品的210倍,是本实验抗光损伤能力最强的晶体。
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