Abstract

Applications of lithium niobate in nonlinear optics at high light intensities are seriously hampered by optical damage. Recent investigations have shown that Hf4+ and Zr4+ ions have some advantages in suppressing optical damage of LiNbO3 with respect to Mg2+. Here we present Sn-doped LiNbO3 (Sn:LN). Experimental results indicate that Sn:LN has similar optical damage resistance to Mg-doped LiNbO3, but the doping threshold of Sn is only 2.5mol.%, where its distribution coefficient is 0.98. Hence Sn4+ ion turns out to be another good choice for increasing optical damage resistance of LiNbO3.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
    [CrossRef]
  2. F. S. Chen, J. T. La Macchia, D. B. Fraser, Appl. Phys. Lett. 13, 223 (1968).
    [CrossRef]
  3. J. F. Heanue, M. C. Bashaw, and L. Hesselink, Science 265, 749 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. K. Buse, A. Adibi, and D. Psaltis, Nature 393, 665 (1998).
    [CrossRef]
  5. G. Zhong, J. Jin, and Z. Wu, J. Opt. Soc. Am. 70, 631 (1980).
  6. T. R. Volk, V. J. Pryalkin, and M. M. Rubinina, Opt. Lett. 15, 996 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
    [CrossRef]
  8. Y. Kong, J. Wen, and H. Wang, Appl. Phys. Lett. 66, 280 (1995).
    [CrossRef]
  9. E. P. Kokanyan, L. Razzari, I. Cristiani, V. Degiorgio, and J. B. Gruber, Appl. Phys. Lett. 84, 1880 (2004).
    [CrossRef]
  10. Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
    [CrossRef]
  11. S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
    [CrossRef]
  12. H. Kogelnik, Bell Syst. Tech. J. 48, 2909 (1969).
  13. Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu and G. Zhang, J. Phys. Condens. Matter 11, 2139 (1999).
    [CrossRef]
  14. K. Polgár, L. Kovács, I. Földvári, and I. Cravero, Solid State Commun. 59, 375 (1986).
    [CrossRef]

2007 (1)

Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

2004 (1)

E. P. Kokanyan, L. Razzari, I. Cristiani, V. Degiorgio, and J. B. Gruber, Appl. Phys. Lett. 84, 1880 (2004).
[CrossRef]

1999 (1)

Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu and G. Zhang, J. Phys. Condens. Matter 11, 2139 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

K. Buse, A. Adibi, and D. Psaltis, Nature 393, 665 (1998).
[CrossRef]

1995 (1)

Y. Kong, J. Wen, and H. Wang, Appl. Phys. Lett. 66, 280 (1995).
[CrossRef]

1994 (1)

J. F. Heanue, M. C. Bashaw, and L. Hesselink, Science 265, 749 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1992 (1)

J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
[CrossRef]

1990 (1)

1986 (1)

K. Polgár, L. Kovács, I. Földvári, and I. Cravero, Solid State Commun. 59, 375 (1986).
[CrossRef]

1980 (1)

G. Zhong, J. Jin, and Z. Wu, J. Opt. Soc. Am. 70, 631 (1980).

1969 (1)

H. Kogelnik, Bell Syst. Tech. J. 48, 2909 (1969).

1968 (1)

F. S. Chen, J. T. La Macchia, D. B. Fraser, Appl. Phys. Lett. 13, 223 (1968).
[CrossRef]

1966 (1)

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

Adibi, A.

K. Buse, A. Adibi, and D. Psaltis, Nature 393, 665 (1998).
[CrossRef]

Ashkin, A.

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

Ballman, A. A.

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

Bashaw, M. C.

J. F. Heanue, M. C. Bashaw, and L. Hesselink, Science 265, 749 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Boyd, G. D.

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

Buse, K.

K. Buse, A. Adibi, and D. Psaltis, Nature 393, 665 (1998).
[CrossRef]

Chen, F. S.

F. S. Chen, J. T. La Macchia, D. B. Fraser, Appl. Phys. Lett. 13, 223 (1968).
[CrossRef]

Chen, S.

Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
[CrossRef]

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Chen, X.

Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu and G. Zhang, J. Phys. Condens. Matter 11, 2139 (1999).
[CrossRef]

Cravero, I.

K. Polgár, L. Kovács, I. Földvári, and I. Cravero, Solid State Commun. 59, 375 (1986).
[CrossRef]

Cristiani, I.

E. P. Kokanyan, L. Razzari, I. Cristiani, V. Degiorgio, and J. B. Gruber, Appl. Phys. Lett. 84, 1880 (2004).
[CrossRef]

Degiorgio, V.

E. P. Kokanyan, L. Razzari, I. Cristiani, V. Degiorgio, and J. B. Gruber, Appl. Phys. Lett. 84, 1880 (2004).
[CrossRef]

Deng, D.

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Dziedzic, J. M.

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

Földvári, I.

K. Polgár, L. Kovács, I. Földvári, and I. Cravero, Solid State Commun. 59, 375 (1986).
[CrossRef]

Fraser, D. B.

F. S. Chen, J. T. La Macchia, D. B. Fraser, Appl. Phys. Lett. 13, 223 (1968).
[CrossRef]

Furukawa, Y.

J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
[CrossRef]

Gao, G.

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Gao, H.

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Gruber, J. B.

E. P. Kokanyan, L. Razzari, I. Cristiani, V. Degiorgio, and J. B. Gruber, Appl. Phys. Lett. 84, 1880 (2004).
[CrossRef]

Hang, Z.

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Heanue, J. F.

J. F. Heanue, M. C. Bashaw, and L. Hesselink, Science 265, 749 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Hesselink, L.

J. F. Heanue, M. C. Bashaw, and L. Hesselink, Science 265, 749 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Iyi, N.

J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
[CrossRef]

Jin, J.

G. Zhong, J. Jin, and Z. Wu, J. Opt. Soc. Am. 70, 631 (1980).

Kimura, S.

J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
[CrossRef]

Kitamura, K.

J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
[CrossRef]

Kogelnik, H.

H. Kogelnik, Bell Syst. Tech. J. 48, 2909 (1969).

Kokanyan, E. P.

E. P. Kokanyan, L. Razzari, I. Cristiani, V. Degiorgio, and J. B. Gruber, Appl. Phys. Lett. 84, 1880 (2004).
[CrossRef]

Kong, Y.

Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
[CrossRef]

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu and G. Zhang, J. Phys. Condens. Matter 11, 2139 (1999).
[CrossRef]

Y. Kong, J. Wen, and H. Wang, Appl. Phys. Lett. 66, 280 (1995).
[CrossRef]

Kovács, L.

K. Polgár, L. Kovács, I. Földvári, and I. Cravero, Solid State Commun. 59, 375 (1986).
[CrossRef]

La Macchia, J. T.

F. S. Chen, J. T. La Macchia, D. B. Fraser, Appl. Phys. Lett. 13, 223 (1968).
[CrossRef]

Levinstein, J. J.

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

Li, S.

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Li, Y.

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Liu, H.

Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
[CrossRef]

Liu, S.

Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
[CrossRef]

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Nassau, K.

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

Polgár, K.

K. Polgár, L. Kovács, I. Földvári, and I. Cravero, Solid State Commun. 59, 375 (1986).
[CrossRef]

Pryalkin, V. J.

Psaltis, D.

K. Buse, A. Adibi, and D. Psaltis, Nature 393, 665 (1998).
[CrossRef]

Razzari, L.

E. P. Kokanyan, L. Razzari, I. Cristiani, V. Degiorgio, and J. B. Gruber, Appl. Phys. Lett. 84, 1880 (2004).
[CrossRef]

Rubinina, M. M.

Sato, M.

J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
[CrossRef]

Smith, R. G.

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

Volk, T. R.

Wang, H.

Y. Kong, J. Wen, and H. Wang, Appl. Phys. Lett. 66, 280 (1995).
[CrossRef]

Wen, J.

Y. Kong, J. Wen, and H. Wang, Appl. Phys. Lett. 66, 280 (1995).
[CrossRef]

Wu, Z.

G. Zhong, J. Jin, and Z. Wu, J. Opt. Soc. Am. 70, 631 (1980).

Xu, J.

Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
[CrossRef]

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu and G. Zhang, J. Phys. Condens. Matter 11, 2139 (1999).
[CrossRef]

Yamamoto, J. K.

J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
[CrossRef]

Zhang, G.

Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu and G. Zhang, J. Phys. Condens. Matter 11, 2139 (1999).
[CrossRef]

Zhang, L.

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Zhang, W.

Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu and G. Zhang, J. Phys. Condens. Matter 11, 2139 (1999).
[CrossRef]

Zhao, Y.

Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
[CrossRef]

Zhong, G.

G. Zhong, J. Jin, and Z. Wu, J. Opt. Soc. Am. 70, 631 (1980).

Appl. Phys. Lett. (6)

A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein, and K. Nassau, Appl. Phys. Lett. 9, 72 (1966).
[CrossRef]

F. S. Chen, J. T. La Macchia, D. B. Fraser, Appl. Phys. Lett. 13, 223 (1968).
[CrossRef]

J. K. Yamamoto, K. Kitamura, N. Iyi, S. Kimura, Y. Furukawa, and M. Sato, Appl. Phys. Lett. 61, 2156 (1992).
[CrossRef]

Y. Kong, J. Wen, and H. Wang, Appl. Phys. Lett. 66, 280 (1995).
[CrossRef]

E. P. Kokanyan, L. Razzari, I. Cristiani, V. Degiorgio, and J. B. Gruber, Appl. Phys. Lett. 84, 1880 (2004).
[CrossRef]

Y. Kong, S. Liu, Y. Zhao, H. Liu, S. Chen, and J. Xu, Appl. Phys. Lett. 91, 081908 (2007).
[CrossRef]

Bell Syst. Tech. J. (1)

H. Kogelnik, Bell Syst. Tech. J. 48, 2909 (1969).

J. Opt. Soc. Am. (1)

G. Zhong, J. Jin, and Z. Wu, J. Opt. Soc. Am. 70, 631 (1980).

J. Phys. Condens. Matter (2)

S. Li, S. Liu, Y. Kong, D. Deng, G. Gao, Y. Li, H. Gao, L. Zhang, Z. Hang, S. Chen, and J. Xu, J. Phys. Condens. Matter 18, 3527 (2006).
[CrossRef]

Y. Kong, W. Zhang, X. Chen, J. Xu and G. Zhang, J. Phys. Condens. Matter 11, 2139 (1999).
[CrossRef]

Nature (1)

K. Buse, A. Adibi, and D. Psaltis, Nature 393, 665 (1998).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Science (1)

J. F. Heanue, M. C. Bashaw, and L. Hesselink, Science 265, 749 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Solid State Commun. (1)

K. Polgár, L. Kovács, I. Földvári, and I. Cravero, Solid State Commun. 59, 375 (1986).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Distortion of transmitted argon laser beam spots after 5 min of irradiation (a)–(d) for Sn1:LN, Sn2:LN, Sn2.5:LN, and Sn5:LN. The light intensities are (a) 2.5 × 10 2 W cm 2 , (b) 4.7 × 10 3 W cm 2 , (c) 4.8 × 10 5 W cm 2 , and (d) 5.4 × 10 5 W cm 2 .

Fig. 2
Fig. 2

Light-induced refractive index change of Sn:LN crystals as a function of the doping concentration of Sn O 2 .

Fig. 3
Fig. 3

Dependence of the distribution coefficient of Sn 4 + ions in Sn:LN crystals on the doping levels of Sn O 2 .

Fig. 4
Fig. 4

UV absorption edges of Sn:LN crystals and of CLN, SLN, and LN:Mg for comparison, where (a)–(g) denote 1.0, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, and 5.0 mol. % Sn O 2 -doped LN, (h) SLN with the composition of Li Nb = 49.9 50.1 , (i) CLN, and (j) Mg5:LN.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Position of Component Peaks in the O H Absorption Spectra of Sn:LN

Metrics