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LiNbO3 and Li6Y(BO3)3 as optical materials for telecommunication
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2018
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 15.05.2018
ger: Diese Arbeit ist der Untersuchung zweier optischer Materialien gewidmet, die derzeit in einer breiten Palette von Anwendungen benutzt werden. Lithiumniobat ist aufgrund seiner guten optischen Qualität und hohen elektrooptischen Koeffizienten das wichtigste Material für optoelektronische Bauelemente. Wellenleiter und integriert-optische Bauelemente finden Anwendung in der Telekommunikation, und bestehen aus Titan eindiffundiert in Lithiumniobat. Jedoch werden Titan eindiffundierte Lithiumniobat-Wellenleiter stark durch geringe Konzentration an Eisenverunreinigungen beeinflusst. Tatsächlich wird die photorefraktive Empfindlichkeit durch die Anwesenheit von einigen ppm Eisen in den Wellenleitern erhöht. Darüber hinaus wurde vorgeschlagen, dass Titan Eisen gegen Oxidation stabilisiert, was die photorefraktive Empfindlichkeit verbessert. Leider sind weder die aus Eisen und Titan gebildete Komplexe noch die Mechanismen, die zu dieser optischen Beeinträchtigung führen, bekannt.Das erste Ziel dieser Arbeit ist, die mikroskopischen und elektronischen Strukturen von Eisen und Titan-Dotierstoffen in Lithiumniobat zu beschreiben. Mittels paramagnetischer Elektronenspinresonanz Spektroskopie wurden Eisen- und Titan-Ionen in Proben aus nahezu stöchiometrischem und kongruentem Lithiumniobat untersucht. Der Nachweis einer schwachen (aber nicht vernachlässigbaren) Wechselwirkung zwischen Eisen und Titan wird vorgestellt und daher scheint die Stabilisierung von Eisen durch Titan unwahrscheinlich. Lithium-Yttrium-Borat ist ein vielversprechendes Wirtsmaterial für Laseranwendungen wegen dereinfachen Aufnahme von Seltenen Erden in das Gitter. Bekanntermaßen ist Erbium aufgrund seiner Nah-Infrarot-Emission interessant in der Telekommunikation, während Ytterbium aufgrundseiner breiten Emissionsbande für abstimmbare und ultraschnelle Laseranwendungen günstig ist. ...
eng: This thesis is devoted to the investigation of two optical materials that are currently employed in a wide range of applications. Lithium niobate is the most relevant material for optoelectronic devices, because of its good optical quality and high electrooptic coefficients. Waveguides and integrated optic devices have useful applications, and are made of titanium indiffused in lithium niobate. However, titanium indiffused lithium niobate waveguides are heavily affected by small percentages of iron impurities. Indeed, the photorefractive sensitivity is increased by the presence of a few ppm of iron impurities in the waveguides. In addition, it was suggested that titanium stabilizes iron against oxidation, enhancing the photorefractive sensitivity. Unfortunately, neither the complexes formed by iron and titanium nor the mechanisms leading to this optical damage are known. The first purpose of this thesis is to report the microscopic and electronic structures of iron and titanium dopants in lithium niobate. By means of electron paramagnetic resonance spectroscopy, iron and titanium ions were investigated in nearly stoichiometric and congruent lithium niobate samples. Evidence of a weak (but not negligible) interaction between iron and titanium was presented and, therefore, the stabilisation of iron by titanium seems to be unlikely. On the other hand, the lithium yttrium borate crystal is a good host material for lasers due to the easy incorporation of rare earths. Indeed, erbium is interesting in telecommunications due to its near infrared emission, whereas ytterbium is favourable for tuneable and ultra-fast lasers owing to its broad emission band. Although the doping with both ions has been previously investigated, EPR experiments in erbium and ytterbium doped lithium yttrium borate crystals were still missing. Therefore, a detailed EPR analysis of the ground state ...