电子陶瓷7.4透明电光陶瓷

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§7-4 透明电光陶瓷
• 外电场改变 →Pr改变( Pr 方向为光轴,电光陶瓷极 化后有统一的光轴)→双折射的变化 →产生干涉现 象。 • 因此,通过控制电场的变化,借助于一定的装置, 可使单色光产生从透过量最大到完全截止(消光) 的变化。 • 可制成电控光阀,电控光谱滤色器。
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• 铁电单晶材料已广泛使用于电光器件。但单晶有其不足: 尺寸受限,培育工艺复杂,机械加工难,化学成分控制 调整难。 • 70 年代电光陶瓷快速发展。工艺简单,性能易调,成本 低
• 镧(La)在PZT中的固溶限较高,故PLZT可制成系列电光 性能不同的透明陶瓷。 PLZT瓷已达到商品化水平。
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0 2 n n0 aE0 bE0
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§7-4 透明电光陶瓷
• 从本质上讲,透明电光陶瓷的电畴状态决定光学性质,
而电畴状态又受控于电场,所以其光学性质是“电控 ” 的,存在三种效应。 电控双折射 电控光散射
电控表面形变。
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§7-4 透明电光陶瓷
1)电控双折射
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§7-4 透明电光陶瓷
1、什么叫透明电光陶瓷 2、铁电陶瓷的电光特性 3、常用电光陶瓷材料 4、电光陶瓷工艺与要求
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§7-4 透明电光陶瓷
1、什么叫透明电光陶瓷
• 玻璃:均匀,无定形,透明。 • 陶瓷:结晶的,多相的,不透明的。 • 透明陶瓷:具有多晶结构,但不是多相的陶瓷,并 且具有特殊的晶界,有相当高的透明度。(基本无 气相,瓷体密度接近或达到理论值,且经过表面研 磨,抛光),具有一定的光学性能(粒界为一层极 其紧凑的,相当薄的过渡层),介于单晶与多晶之 间的材料。 • 透明的铁电陶瓷通过电场作用可改变其光学性能, 称为透明电光陶瓷。
§7-4 透明电光陶瓷
4. 电光陶瓷工艺与要求 • 1) 具有很高的致密度,体积密度大于 99% 理论密度。 (气孔是光散射中心) • 2) 化学组成均匀。(否则介电系数波动过大,导致 光波的传播速度、折射率变化大) • 3) 表面具有足够的光洁度(否则表面反射)。
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§7-4 透明电光陶瓷
§7-4 透明电光陶瓷
2) 电控光散射
粗晶陶瓷(> 2 ~3μm),电 畴尺寸大,畴壁对于横向(和畴 壁切线相交的方向,不一定为畴 壁的法向方向)入射光,将产生 明显的散射作用。故通过施加电 场的方法改变极化轴的取向时, 就可改变和控制散射光强度和角 度分布,使得光透过率变化。
可制成电控光阀,图像储存 和显示器件。
制备工艺要求:
• 1) 液相化学共沉法制 PLZT(高纯、超细、化学计量
比准确、化学组成均匀); • 2) 热压烧法(通氧热压烧结→高致密度,热等静压 烧结); • 表面研磨→足够的光洁度。
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§7-4 透明电光陶瓷
2、铁电陶瓷的电光特性 • 光线在介质中的传播速度是与介质的ε的平方根成反比。 而铁电体中ε的大小可以通过外电场强度的控制来达到 改变-→改变介质的折射率。 • 设外加偏置电场为E0,晶体的折射率n将随E0的改变而 改变,这种由外电场引起晶体折射率的变化,称为电 光效应。
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§7-4 透明电光陶瓷
3) 电控表面形变 与晶粒大小无关。
在铁电晶体中,电畴的取向与一定的晶粒取向相联系。
改变外电场→Pr的变化→表面处凹凸形变(电畴的局部 反转→结晶轴向的局部改变)→电控表面形变。
可制成图像储存,记忆等器件。
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§7-4 透明电光陶瓷
3、常用电光陶瓷材料
细晶陶瓷( ≤ 2μm )电畴尺寸较小,故畴壁对光的
散射作用很弱,主要为双折射效应。
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o光
e光
光轴
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§7-4 透明电光陶瓷
双折射现象
黑纸上涂一个白点,将方解石放 在纸上,可观察到两个黑点,旋 转方解石,一个黑点不动,另一 个黑点旋转。
当一束自然光穿过方解石等晶 体时,分成两条折射光的现象 称为双折射现象。
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