Mn Ê Ý Ce T Y 8 Èc Ü R LiNbO 3 8 ý ÿ … z º§ Žq œ $ [X ê s — ¤V R Ë

Mn Ê Ý Ce T  Y 8 Èc Ü R LiNbO ³ 8 ý ÿ … z º§ Žq œ  $ [X ê s — ¤V R Ë



™ »M ¬ £ ^∗

Ø 

æ· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , ' õ AÅ Ò 361-763

®

£M ? 

ô

 Dz D G õ † < Æl Õ ü tƒ  ½ ¨" é ¶ 4 Ÿ ¤ ½ + Ël 0 p x [ j b ” Û ¼ƒ  ½ ¨G ' p' , " fÖ  ¦ 136-791

­

¤* å ' Ö <

ô

 Dz D GF  g l Õ ü t" é ¶ LED  \ O é ß –, F  g Å Ò 500-460 (2007¸   12 Z 4 24{ 9  ~ à Î6 £ §)

Mn õ  Ce s “ : r _  0 l x • ¸   É r LiNbO

3

  & ñ \ " f 365 nm _   ü @‚   F  g`  ¦ ¥ ¸s €  " f 514 nm\ " f_  f

. Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ õ  F Ò q t : £ ¤$ í `  ¦ ƒ  ½ ¨ % i  . f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › $  © œ ×  æ  ü @‚   F  g s  \ O Ü ¼€    r] X  ´ òÖ  ¦ s  B Ä º

€



• “ ¦ / B I   4 R ! Q§ 4  . ¢ ¸ô  Ç Ces “ : r 0 l x • ¸ Mn s “ : r ˜ Ð   H r « Ñ\ " fë ß – q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ s

 0 p x % i “ ¦  ü @‚   F  g \ _ ô  Ç F  g   • ¸ † ¾ Ó © œ`  ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ” % 3  .

PACS numbers: 42.70.Ln, 77.84.Dy, 78.40.-q

Keywords: Manganese, Cerium, LiNbO

3

, f . Ë – ÐÕ ªA x , q 6 fµ 1 Ï$ í

I. " e  ] Ø

F 

gÏ ã J] X  F « э  H f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›$  © œõ  F Ò q t_  ì ø Í4 Ÿ ¤ s  0 p x 

#

Œ š ¸Ï ? @1 l x î ß – ´ ú §“ É r › ' a d ” `  ¦ = å J # Q M ® o   [1]. : £ ¤ y  F K5 Å q s “ : r s  '

‘   ) a LiNbO

3

  H † ¾ Ó © œ  ) a F  g   y Œ ™• ¸ü < f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›  ×  æ  o

 0 p x # Œ ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨ s À Ò# Q& ’   [2]. Õ ª Q
 l 2 Ÿ ¤ ) a f

. Ë – ÐÕ ªÏ þ ›& ñ ˜ Ð\  ¦ { 9   H õ & ñ \ " f t 0 >t   H é ß –& h `  ¦ K    

“

¦  \ P & h Ü ¼– Ð & ñ ‚ Ã Ì   H  כ s  € 9 à º& h s  ÷ &“ ¦ s – Ð “  K  3 " é ¶ f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › & ñ ˜ Ð$  © œ_  z  ´6   x  o\    a Ë >[  t s  ÷ &# Q M ® o



 [3]. Õ ª Q
 þ j   H  o† < ƀ ª œ : r (stoichiometric) LiNbO

3

<

 ʓ É r Mn, Fe s 7 á x' ‘  › ¸ o (congruent) LiNbO

3

`  ¦ s 6   x ô

 Ç q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › $  © œl Z O s  1 p x  © œ >  ÷ &% 3   [4, 5]. ¿ º t  ~ ½ ÓZ O  — ¸¿ º f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ ×  æ \  l 2 Ÿ ¤ s “ : r _  x 9

• ¸\  ¦ ] j# Q l  0 AK  l 2 Ÿ ¤6   x Y Us $ ü < Z > • ¸_  F  g " é ¶`  ¦



6   x   H  כ s  : £ ¤f ç s  . s  Qô  Ç 2t  F  g " é ¶`  ¦ s 6   x ô  Ç f

. Ë – ÐÕ ªÏ þ › l Z O “ É r 2 t  „   à Ôê Á œ`  ¦ s 6   x >   ) a  . ] j# Q F 

g“ É r U  ·“ É r à Ôê Á œ_  s “ : r Ü ¼– РÒ'  „   \  ¦ „  • ¸@ /– Ð = å J # Q

`

 ¦  9 · û  “ É r à Ôê Á œ_  s “ : r \  / B N/ å L   H % i ½ + É`  ¦ ô  Ç . s   H f . Ë

–

ÐÕ ªÏ þ ›$  © œ ×  æ \  l 2 Ÿ ¤ s “ : r _  x 9 • ¸ y Œ ™™ è   H  כ `  ¦ ˜ Ð Ø

 æ K  ×  ¦ ÷  r  m   f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › F Ò q t½ + ÉM : · û  “ É r à Ôê Á œ s “ : r

\

 _ ô  Ç f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›     F Ò q t Y Us $ \  _ K  t 0 >4 R• ¸ U



·“ É r à Ôê Á œs “ : r \  _ ô  Ç f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›      H z Œ ™ e ” >  ÷ &# Q

∗

E-mail: kslim@chungbuk.ac.kr

q

6 fµ 1 Ï$ í & ñ ˜ Ð$  © œs  0 p x K ”   . Fe ü <  H ² ú ˜o   f ”   t

 f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › $  © œ\ " f Ce s “ : r _  % i ½ + É\  @ /K " f  H  _ 

· ú

˜ 9”    \ O “ ¦ þ j   H \  Mn, Ce F « Ñ\ " f F  g  Ò  o ‰ & ³ © œs  8

£ ¤& ñ ÷ &% 3 “ ¦ { 9 Â Ò ƒ  ½ ¨  õ  µ 1 ϳ ð÷ &% 3 t ë ß – [6]  f ”  t  q

6 fµ 1 Ï$ í & ñ ˜ Ð$  © œ\  @ /ô  Ç ˜ Г ¦  H \ O % 3  .

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H Mn `  ¦ U  ·“ É r à Ôê Á œs “ : r, Ce `  ¦ · û  “ É r à Ô ê

Á œs “ : r Ü ¼– Ð   H ½ ¨› ¸_  Mn, Ce s 7 á x s “ : r ' ‘   ) a › ¸ o LiNbO

3

é ß –  & ñ \  @ /K  q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ õ  F Ò q t :

£ ¤$ í `  ¦ ƒ  ½ ¨ % i  . : £ ¤ y  Mn _  0 l x • ¸ Ce _  s “ : r 0 l x

•

¸˜ Ð   H F « Ñü <  Œ •“ É r F « Ñ 2t \  @ /K  l 2 Ÿ ¤ : £ ¤$ í _ 

s \  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ .

II. ÷ m Ç ] M ö

ƒ

 ½ ¨@ / © œ r « э  H 7 × 7 × 7 mm ß ¼l _  0.015 % Mn, 0.005 % Ce: LiNbO

3

  & ñ õ  5 × 5 × 6 mm ß ¼l _  0.015

% Mn, 0.1 % Ce: LiNbO

₃

  & ñ s “ ¦ — ¸¿ º Czochralski

~

½ ÓZ O Ü ¼– Ð $ í  © œ % i   [7]. $ í  © œ Ê ê r « э  H Mn

²⁺

/Mn

³⁺

õ

Ce

³⁺

/Ce

⁴⁺

_  q \  ¦ 7 £ x r v l  0 AK   Ø ÔŒ 4 H Û ¼ ì  r 0

Al \ " f 950

^◦

C \ " f30ì  r 1 l x î ß – ¨ 8 Š " é ¶ r (   . s  Qô  Ç õ 

&

ñ Ê ê  ü @‚   › ¸ \  ¦ : Ÿ x K  Ce

³⁺

õ  Mn

²⁺

_  0 l x • ¸ q \  ¦ 7

£

x r (  “ ¦ F  g Ä »• ¸ f  ¨ à ºÛ ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 AK   ü @

‚

  Ï þ ›á Ô (365 nm)ü <  s ! Q ì  rF  g > \  ¦  6   x % i  . ¢ ¸ô  Ç

-119-



ü @‚   › ¸ ü < 1 l x r \  514 nm _  ¿ º > h_  s  © œ F  g‚  `  ¦   6

 

x # Π30

^◦

_  “ § y Œ •Ü ¼– Ð     7 ˜'  LiNbO

³

_  c » ¡ ¤ ~ ½ Ó

†

¾ Ós  ÷ &• ¸2 Ÿ ¤ “ ¦  H „  l  F  g † < Æ> à º\  ¦ s 6   x # Œ f . Ë – ÐÕ ª Ï þ

›`  ¦ l 2 Ÿ ¤ % i  . l 2 Ÿ ¤   © œ“ É r Ce \ ë ß – % ò † ¾ Ó`  ¦ Šҍ  H   © œ s

# Q  l  M :ë  H \  514 nm\  ¦ ‚  × þ ˜ % i  .

c ”

_  f ”  ⠓ É r €  • 2 mm – Ð" f È Òõ + þ A f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ l 2 Ÿ ¤

% i  . f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ ×  æ  r] X  ´ òÖ  ¦ _     o\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0

AK  l 2 Ÿ ¤F  g _  
\  ¦ Å Òl & h Ü ¼– Ð é ß –  9  r] X  ) a y n C _

 [ jl \  ¦ 8 £ ¤& ñ % i “ ¦ q 6 fµ 1 Ï$ í & ñ • ¸\  ¦ S X ‰ “   l  0 AK  f

. Ë – ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ { 9   H 1 l x î ß –  ü @‚  “ É r é ß – “ ¦ l 2 Ÿ ¤F  g ×  æ ô  Ç

>

h_  c ” ë ß –  6   x # Œ  r] X ´ òÖ  ¦ _     o\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Mn õ  Ce s “ : r s  — ¸¿ º • ¸i ç  ) a ¿ º r « Ñ 0.015 % Mn, 0.005 % Ce: LiNbO

3

( r « Ñ a)ü < 0.015 % Mn, 0.1% Ce:

LiNbO

3

( r « Ñ b)  & ñ — ¸¿ º í ß – oì  r 0 Al \ " f $ í  © œ % i Ü ¼ Ù

¼– Ð Ce s “ : r“ É r Ce

⁴⁺

s “ : r  © œI – Ð ” > r F  t ë ß – Mn

²⁺

_  \ 



-t  ï  r 0 A  ½ ™× ¼ Ì “ s ? /Â Ò U  ·s  ” > r F  Ù ¼– Ð  _  Mn

²⁺



© œI – Ð ” > r F  >   ) a   [4]. Õ ª Q
  Ø ÔŒ 4 H Û ¼ ì  r 0 Al \ 

"

f ¨ 8 Š " é ¶ # Œ Ce

⁴⁺

s “ : r • ¸ { 9 Â Ò Ce

³⁺

– Ð    >  ÷ &# Q Fig.

1 õ  ° ú  “ É r f  ¨ à ºÛ ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ % 3 `  ¦ à º e ” % 3  . 450 nm s   _

   © œ% ò % i \ " f_  f  ¨ à º_  7 £ x   H Mn

²⁺

ü < Ce

³⁺

_  f  ¨ Ã º

\

 l “  ô  Ç “ ¦ ^  ¦ à º e ”  . Õ ª Q
 450 nm s  © œ_    © œ

% ò

% i \ " f f  ¨ à º 7 £ x    H  כ “ É r Ce

³⁺

_  5d <  ʓ É r „   s  1

l x  ½ ™× ¼\  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð ^  ¦ à º e ”  . Ó ü t : r s   ½ ™× ¼_  0 Au 



 H Mn

³⁺

_ 

³

E-

⁶

T

₂

…  ;s   ½ ™× ¼\  K { © œ l • ¸ t ë ß – …  ; s

 é ß –€  & h s  Ce \  q K  B Ä º  Œ •  ŠҖ Ð Ce

³⁺

_  f  ¨ à º– Ð

^

 ¦ à º e ”  . ¢ ¸ô  Ç r  F  g‚  % ò % i \ " f ¨ 8 Š " é ¶ „  Ê ê_  Û ¼& 7 ˜à Ô

!

3 _  s  s p  · ú ˜ 9”   Ce

³⁺

_  f  ¨ à ºÛ ¼& 7 ˜à Ô! 3 õ  1 l x{ 9  + þ

AI    H  z  ´– РÒ'  S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”   [8]. r « Ñ b_  Ce 0

l

x • ¸  H r « Ñ a\  q K  B Ä º ß ¼t ë ß – ¨ 8 Š " é ¶ & ñ • ¸_  s   H ß

¼t  · ú §€ Œ ¤ .

Fig. 2  H f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › $  © œ ×  æ \   6   x ½ + É  ü @‚   F  g \ _  ô

 Ç Ce

³⁺

s “ : r _  7 £ x \  ¦ S X ‰ “   l  0 AK  365 nm _   ü @

‚

 `  ¦ 25 mW/cm

²

_  [ jl – Ð 2r ç ß –`  ¦ ¥ ¸“   Ê ê\  8 £ ¤& ñ ô  Ç F 

g Ä »• ¸ f  ¨ à º    os  . s  Qô  Ç F  g  Ò  o ´ òõ   H 365 nm

\

" f_  Mn

²⁺

_  f  ¨ Ã º Ce

³⁺

˜ Ð  ß ¼l  M :ë  H \  Mn

²⁺

Ü ¼

–

РÒ'  „  • ¸@ /– Ð „  s   ) a „    Ce

⁴⁺

\  à Ôê Á œ÷ &# Q 540 nm % ò % i \ " f_  Ce

³⁺

f  ¨ Ã º {  7 £ x  l  M :ë  H s  . : £ ¤ y

 r « Ñb  H r « Ña˜ Ð  Ce 0 l x • ¸ B Ä º & " f 0 l qÒ  o% ò % i 

\

" f  8 y © œô  Ç f  ¨ à º\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . 514 nm _    © œ

\

" f_  f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ ×  æ \   H f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › $  © œ\  ‚ à Ð# Œ 



 H Ce

³⁺

s “ : r Ü ¼– РÒ'  „    „  • ¸@ /– Ð # Œl ÷ &“ ¦ s [ þ t

Fig. 1. Absorption spectra before and after reduction in argon atmosphere at 950

^◦

C: (a) sample a ; (b) sample b.

Fig. 2. Light-induced absorption spectra after ultraviolet illumination with 25 mW/cm

²

for 30 min: a; sample a, b; sample b.

{ 9

Â Ò Mn

³⁺

\  à Ôê Á œs  ÷ &# Q   õ & h Ü ¼– Ð Ce

³⁺

s “ : r à º

 y Œ ™™ è >   ) a  .   " f f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ ×  æ \   ü @‚  

`

 ¦ ¥ ¸s >  ÷ &€   Mn

²⁺

– РÒ'  „   \  ¦ „  • ¸@ /– Ð # Œl r & 

Ce

³⁺

_  y Œ ™™ è\  ¦ ˜ ÐØ  æ K  Šҍ  H % i ½ + É`  ¦ >   ) a  .

z 

´] j– Ð 514 nm\ " f f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ l 2 Ÿ ¤ ½ + É M :  ü @‚   % ò

†

¾ Ó`  ¦ · ú ˜l  0 AK   r] X ´ òÖ  ¦ _  r ç ß –& h   1 l x`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ  r

« Ñ aü < b\  @ /K  y Œ •y Œ • Fig.3õ  Fig. 4\ " f ^  ¦ à º e ”   H

 כ

% ƒ! 3  B Ä º   É r + þ AI _   1 l x`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  .

s

M : ¿ º r « Ñ\  @ /ô  Ç l 2 Ÿ ¤F  g _  [ jl   H 1 W/cm

²

s % 3 

“

¦  ü @‚   F  g _  [ jl   H 25 mW/cm

²

s % 3  . $  © œ  ) a f . Ë

–

ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ F Ò q t½ + É M :  H l 2 Ÿ ¤F  g ×  æ \  
_  c ” ë ß –`  ¦  6   x

% i  . z  ´+ « >  õ \ " f · ú ˜ à º e ” 1 p w s  ¿ º r « Ñ\ " f — ¸¿ º   ü

@‚  Ü ¼– Ð “  K  B Ä º Z  }“ É r  r] X ´ òÖ  ¦`  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . Õ ª



Q
 r « Ña\ " f  H q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›$  © œs  s À Ò# Qt t 

· ú

§€ Œ ¤“ ¦ r « Ñ b \ " f  H  ü @‚  s  y © œ½ + Éà º2 Ÿ ¤ q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë

–

ÐÕ ªÏ þ ›$  © œ\  _ ô  Ç þ j@ /  r] X ´ òÖ  ¦ s  40 %\  s \  ¦ & ñ • ¸

–

Ð B Ä º Z  }“ É r à ºu \  ¦ ˜ Ð# ŒÅ Ò% 3  . q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › $ 



© œ“ É r l 2 Ÿ ¤ ½ + É M :  6   x ÷ &  H s “ : r s  „   \  ¦ / B N/ å L   H s “ : r

˜

Ð  0 l x • ¸  8 &   ô  Ç   H  z  ´s  Mn,Fe:LiNbO

3

\ 

@

/ô  Ç z  ´+ « >  õ ü < s  : r& h  > í ß –   õ – РÒ'  µ 1 ß) €& ’   [9].



 " f r « Ñ a     r « Ñb q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›$  © œ :

£ ¤$ í `  ¦
 è ­ q à º e ” >   ) a  כ s  . f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › $  © œ“ É r Ce s

“ : r \  _ K  €  $  $  © œ÷ &t ë ß – CeÜ ¼– РÒ'  # Œl   ) a „    { 9

 ҍ  H Mn s “ : r \  à Ôê Á œs  ÷ &Ù ¼– Ð Ce f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›õ  Mn f . Ë

–

ÐÕ ªÏ þ ›s  — ¸¿ º Ò q tl >   ) a  . Õ ª Q
 f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › F Ò q t ×  æ

œ

íì ø Í Ò\  Ce

³⁺

\  _ ô  Ç f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›s  1r ç ß – s ? /\  ¢ - a„   y

 t 0 >& ’ t ë ß – Mn

²⁺

\  $  © œ  ) a f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›“ É r 514 nm  # Œ l

 r v t  3 l w   H Mn

²⁺

_  U  ·“ É r à Ôê Á œ\  $  © œ÷ &# Qe ” # Q  © œ r

ç ß – î ß –& ñ  ) a  © œI \  ¦ Ä »t † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3   [4]. s  כ “ É r s

7 á x s “ : r s  ' ‘   ) a F « Ñ\ " f_  s Ò  o q 6 fµ 1 Ï$ í $  © œl  Z O

_    õ s  9 f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ ×  æ \   6   x   H  ü @‚  s  Ce

⁴⁺

\  „   \  ¦ / B N/ å L # Œ f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›\   6   x ) a „     



t t  · ú §• ¸2 Ÿ ¤ Ä »t K  Å Ò% 3 l  M :ë  H s  .  ü @‚  `  ¦  6   x

t  · ú §“ ¦ f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ l 2 Ÿ ¤ €   Fig. 3\ " f ˜ Ð1 p w s   r] X 

´

òÖ  ¦ s  €  • >  7 £ x    / B I Û ¼Û ¼– Ð   & ’  . s  כ “ É r Ä

º‚   Ce

³⁺

_  s “ : r s  & h “ É r € ª œë ß – ” > r F  “ ¦ f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › $  © œ

½

+ É M : Ce

³

\ " f # Œl   ) a „   [ þ t s  Mn

³⁺

\  à Ôê Á œ÷ &# Q — ¸¿ º

™

è”  ÷ &# Q { 9 # Qè ß –   õ s  .   " f s  Qô  Ç s ×  æ s “ : r r  Û

¼% 7 ›\ " f  H  ü @‚   › ¸  \ O   H  â Ä º q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ª Ï þ

›s  $  © œ÷ &t  · ú §  H  כ `  ¦ _ p ô  Ç .

l

2 Ÿ ¤ õ & ñ \ " f_   ü @‚  \  _ ô  Ç f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ F  g   y Œ ™

•

¸ [3]_  7 £ x   H Fig. 5 ü <° ú  s  S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  . Õ ª Q




-Á º y © œô  Ç  ü @‚  `  ¦  6   x €   Mn

²⁺

Ü ¼– РÒ'   8 ´ ú §“ É r „  



\  ¦ q # Qe ”   H Ce à Ôê Á œ\  ] j/ B N ½ + É Ã º e ” # Q F  g   y Œ ™• ¸ 7 £ x

 t ë ß – Mn

³⁺

% i r  ´ ú §s  + þ A$ í ÷ &# Q Ce

³⁺

Ü ¼– Ð Â Ò'  „  

•

¸@ /– Ð s 1 l x ô  Ç „    Å Ò0 A\  ” > r F    H ´ ú §“ É r Mn

³⁺

\ " f F

  ½ + Ë Ù ¼– Ð q 6 fµ 1 Ï$ í $  © œ\   H & h ½ + Ë t  · ú § .   

"

f & h ] X ô  Ç  ü @‚   F  g _  [ jl  € 9 כ ¹   [10]. ‘ : r z  ´+ « >\ 

"

f  6   x ô  Ç  ü @‚  Ï þ ›á Ô_  25 mW/cm

²

_  # 3 0 A ? /\ " f  H

Fig. 3. Holographic recording and reading in the sam- ple a: writing intensity at 514 nm; 1 W/cm

²

, ultraviolet intensity at 365 nm; 25 mW/cm

²

. (A; without UV illu- mination, B; with UV illumination during recording).

Fig. 4. (a) Holographic recording in the sample b with a writing beam intensity of 1 W/cm

²

and various ul- traviolet intensity during recording: A=10 mW/cm

²

, B=15 mW/cm

²

, C=20 mW/cm

²

, D=25 mW/cm

²

, and (b) reading at 514 nm.



ü @‚  \  _ ô  Ç  r] X ´ òÖ  ¦ y Œ ™™ è  H › ' a8 £ ¤ ÷ &t  · ú §€ Œ ¤ . ¢ ¸ô  Ç s

 Qô  Ç  ü @‚   [ jl \    É r f . Ë – ÐÕ ªÏ þ › l 2 Ÿ ¤ z  ´+ « >\ " f ¾ º

&

h

 ) a UV ´ òõ \  ¦ “ ¦ 9K  ë ß –   H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . 7 £ ¤ f

. Ë – ÐÕ ªÏ þ › $  © œ Ê ê\  Ce

³⁺

_  € ª œs   ü @‚   F  g \  ” ¸Ø  ¦ ÷ &l 

„

   © œI – Ð ÷ &[  t   >   9€   r  F  g‚  Ü ¼– Ð f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›

Fig. 5. Sensitivity of holographic recording in the sample b with various UV intensity.

`

 ¦ t î  r Ê ê\ • ¸  8  © œr ç ß – r  F  g‚  \  ” ¸Ø  ¦ r &   ô  Ç .

s

 כ “ É r f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›_  t 0 >t   H r ç ß –“ É r q “ §& h   ú ªt ë ß – F  g Ä

»• ¸ f  ¨ à º– РÒ' _   r4 Ÿ ¤ r ç ß –“ É r  s `›   U  ´l  M :ë  H \  f . Ë – Ð Õ

ªÏ þ › t î  r Ê ê\ • ¸ Æ Ò& h “   ” ¸Ø  ¦ s  € 9 כ ¹ l  M :ë  H s  .

Ó ü

t : r  ü @‚   F  g Ü ¼– Ð f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›`  ¦ t Ö  ¦ à º  H e ” Ü ¼
 Ce

³⁺

€

ª œ\  % ò † ¾ Ó`  ¦ ï  r  .

¢

¸ô  Ç l 2 Ÿ ¤F  g _  [ jl  & | 9 à º2 Ÿ ¤  8 ´ ú §“ É r „   

Ce

³⁺

\ " f # Œl ÷ &# Q Fig. 6õ  ° ú  s  f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›  r] X ´ òÖ  ¦ s

 7 £ x  >   ) a  . Õ ª Q
 l 2 Ÿ ¤F  g _  [ jl   ü @‚  F  g _  [

jl ˜ Ð   -Á º y © œ €    ü @‚   ´ òõ  Á ºr ÷ &Ù ¼– Ð q 6 f µ

1 Ï$ í $  © œ 0 p x$ í s  y Œ ™™ è½ + É  כ s  . ‘ : r z  ´+ « >\ " f  H l 2 Ÿ ¤ F 

g s   ü @‚  F  g _  20C  # 3 0 A? /\ " f à º' Ÿ ô  Ç   õ  s  Qô  Ç

‰

&

³ © œ“ É r › ' a8 £ ¤ ÷ &t  · ú §€ Œ ¤ . Õ ª Q
 0.7 W/cm

²

 â Ä º\  q 

# Π1 W/cm

²

 â Ä º_  q 6 fµ 1 Ï$ í  r] X ´ òÖ  ¦ s  B Ä º ß ¼> 

 è ß –  כ “ É r Õ ª „   z  ´+ « >\ " f  ü @‚   › ¸ \  _ K  ¾ º& h  ) a Ce

³⁺

_  „   \  ¦ Ø  æì  r y  ] j  t  3 l w ô  Ç   õ \  l “  ô  Ç  כ Ü

¼– Ð Æ Ò& ñ  ) a  .

IV. + s Ç Â ] Ø

0.015 % Mn, 0.1% Ce: LiNbO

₃

\  365 nm_   ü @‚   F 

g õ  514 nm _  Y Us $ \  ¦ s 6   x # Œ q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›

$

 © œõ  F Ò q tz  ´+ « >\  $ í / B N % i  . 25 mW/cm

²

_   ü @‚   F 

g \ " f 1 W/cm

²

l 2 Ÿ ¤ F  g`  ¦ s 6   x # Œ % 3 “ É r q 6 fµ 1 Ï$ í þ j

@

/  r] X ´ òÖ  ¦“ É r 40 % s % 3  . ì ø ̀  \  Ce 0 l x • ¸ Mn0 l x • ¸

˜

Ð  ± ú “ É r r « Ñ\ " f  H 1 l x{ 9 ô  Ç › ¸| \ " f  ü @‚  \ _ ô  Ç F  g



 y Œ ™• ¸ † ¾ Ó © œ“ É r › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 Ü ¼
 q 6 fµ 1 Ï$ í f . Ë – ÐÕ ªÏ þ ›$  © œ`  ¦

½

+ É Ã º \ O % 3  .

Fig. 6. (a) Holographic recording in the sample b with UV intensity of 25 mW/cm

²

and various recording in- tensity during recording: A = 0.43 W/cm

²

, B = 0.57 W/cm

²

, C = 0.7 W/cm

²

, D = 0.85 W/cm

²

, E = 1 W/cm

²

, and (b) reading at 514 nm.

P

c p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H _  ƒ  ½ ¨  H 2006¸  • ¸ Ø  æ· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § † < ÆÕ ü tƒ  ½ ¨t " é ¶



\ O _  ƒ  ½ ¨q _  t " é ¶`  ¦ ~ à Î  à º' Ÿ ÷ &% 3  .

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] D. L. Staebler and W. Philips, Appl. Phys. Lett. 24, 268 (1974).

[2] . P. Gunter and J. P. Huignard, Photorefractive Ma- terials and Their Applications I (Springer, Berlin, 1988), Chap.2, p.7.

[3] . H. J. Coufal, D. Psaltis and Glenn T. Sincerbox, Holographic Data Storage (Springer, Berlin, 2000), p.3.

[4] L. Hesselink, S. S. Orlov, A. Liu, A. Akella, D.

Lande, and R. R. Neurgaonkar, Science 282, 1089 (1998).

[5] K. Buse, A. Adibl and D. Psaltis, Nature 393, 665

(1998).

[6] X. Yue, A. Adibi, T. Hudson, K. Buse and D.

Psaltis, J. Appl. Phys. 87, 4051 (2000).

[7] L. Galambos, S. S. Orlov, L. Hesselink, Y. Fu- rukawa, K. Kitamura and S. Takekawa, J. Crystal Growth 229, 228 (2001).

[8] D. K. McMillen, T. D. Hudson, J. Wagner and J.

Singleton, Opt. Express 2, 491 (1998).

[9] A. Adibi, K. Buse and D. Psaltis, J. Opt. Soc. Am.

B 18, 584 (2001).

[10] Y. Liu, L. Liu and C. Zhou, Opt. Lett. 25, 551 (2000).

Characteristics of Holographic Recording in Mn,Ce-codoped LiNbO ₃ Crystals

Ki-Soo Lim

^∗

BK21 Physics Program and Department of Physics Chungbuk National University, Cheongju 361-763

Gi-Tae Joo

Multifunctional Ceramics Research Center

Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791

Young Moon Yu

LED Business Sector, Korea Photonics Technology Institute, Gawangju 500-460 (Received 24 December 2007)

We compared the characteristics of holographic recording and reading at 514 nm with ultravi- olet illumination at 365 nm in congruent LiNbO

3

crystals doped with different concentrations of manganese and cerium ions. Without ultraviolet light during recording, the crystals showed a very weak diffraction efficiency and a self-erasing behavior. The results also suggest that nonvolatile holographic recording is possible in crystals doped with higher cerium concentrations and lower manganese concentrations and that the intensity of the ultraviolet light is an important factor for improving the sensitivity in these systems.

PACS numbers: 42.70.Ln, 77.84.Dy, 78.40.-q

Keywords: Manganese, Cerium, LiNbO

3

, Nonvolatile, Holography

∗

E-mail: kslim@chungbuk.ac.kr