什么是(shi)非線(xian)性(xing)光學晶(jing)體(ti)
光(guang)通過(guo)晶(jing)體進行(xing)傳播時(shi)(shi),會引起晶(jing)體的電極化(hua)。當(dang)光(guang)強不太大(da)時(shi)(shi),晶(jing)體的電極化(hua)強度與(yu)光(guang)頻(pin)電場之間(jian)呈線(xian)性關(guan)系(xi),其非(fei)線(xian)性關(guan)系(xi)可以被忽(hu)略;但是,當(dang)光(guang)強很大(da)時(shi)(shi),如激光(guang)通過(guo)晶(jing)體進行(xing)傳播時(shi)(shi),電極化(hua)強度與(yu)光(guang)頻(pin)電場之間(jian)的非(fei)線(xian)性關(guan)系(xi)變得十分顯著(zhu)而不能(neng)忽(hu)略,這種與(yu)光(guang)強有(you)(you)關(guan)的光(guang)學效(xiao)應稱(cheng)為非(fei)線(xian)性光(guang)學效(xiao)應,具有(you)(you)這種效(xiao)應的晶(jing)體就稱(cheng)為非(fei)線(xian)性光(guang)學晶(jing)體。
非線性光(guang)學晶體材(cai)料(liao)的產生
1961 年,美國(guo)科(ke)學(xue)(xue)(xue)家 Franken 將(jiang)一束紅寶石產生(sheng)(sheng)的(de)激(ji)光(guang)(guang)束入射(she)(she)到(dao)石英晶體(ti)上, 發現(xian)射(she)(she)出(chu)的(de)激(ji)光(guang)(guang)束中(zhong)除了紅寶石的(de) 693.4nm 的(de)光(guang)(guang)束外,在紫外區(qu)還出(chu)現(xian)了一條二(er)倍頻(pin)率(lv)的(de) 347.2nm 的(de)光(guang)(guang)譜線(xian),這是初次發現(xian)晶體(ti)的(de)非(fei)(fei)線(xian)性(xing)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)效應。科(ke)學(xue)(xue)(xue)家們立(li)即(ji)認識(shi)到(dao)非(fei)(fei)線(xian)性(xing)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)材(cai)料(liao)可(ke)以作為(wei)激(ji)光(guang)(guang)變頻(pin)材(cai)料(liao)。在近 50 年的(de)發展中(zhong),非(fei)(fei)線(xian)性(xing)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)晶體(ti)材(cai)料(liao)已成為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)信(xin)息材(cai)料(liao)之一,廣泛應用(yong)(yong)于激(ji)光(guang)(guang)通信(xin)、光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)雷(lei)達(da)、 醫(yi)用(yong)(yong)器件、材(cai)料(liao)加(jia)工、x 射(she)(she)線(xian)光(guang)(guang)刻技術等(deng),在人們的(de)生(sheng)(sheng)活中(zhong)起到(dao)了越(yue)來越(yue)重(zhong)要(yao)的(de)作用(yong)(yong)。
非線性光學晶體材料的(de)應用和發展(zhan)
非線性光(guang)學晶體與(yu)激(ji)光(guang)緊密相連,是實(shi)現(xian)激(ji)光(guang)的(de)頻率轉換、調制、偏轉和 Q 開關(guan)(guan)等技術的(de)關(guan)(guan)鍵材料。
當前,直接利用(yong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)晶(jing)(jing)(jing)體獲得的激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)波段有限,從紫(zi)外到紅外譜區(qu),尚有激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)空白波段。而利用(yong)非線性光(guang)(guang)(guang)學(xue)晶(jing)(jing)(jing)體,可將(jiang)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)晶(jing)(jing)(jing)體直接輸(shu)出的激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)轉(zhuan)換成新波段的激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang),從而開(kai)辟新的激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)源,拓展激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)晶(jing)(jing)(jing)體的應用(yong)范圍。
非(fei)線(xian)性光學(xue)晶體材(cai)料是光電子技術特別是激(ji)光技術的重要物質(zhi)基(ji)礎,可以用于激(ji)光頻率轉換、調(diao)制激(ji)光的強度和相(xiang)位、實(shi)現激(ji)光信號的全息存(cun)儲等,在(zai)激(ji)光通訊、激(ji)光信息存(cun)儲與(yu)處理、激(ji)光材(cai)料加工以及軍(jun)用激(ji)光技術等領域都有重要應用。
近幾十(shi)年來,人們在研究與探索非線(xian)性(xing)(xing)光學晶體材料(liao)方面做了(le)大量工作,取(qu)得了(le)豐(feng)碩的(de)研究成果,涌現出了(le)一批性(xing)(xing)能優良的(de)非線(xian)性(xing)(xing)光學晶體。
人們已(yi)將非(fei)線(xian)性光(guang)學(xue)晶體(ti)(ti)材(cai)(cai)料,由無機晶體(ti)(ti)拓(tuo)展(zhan)(zhan)(zhan)到有機晶體(ti)(ti),由體(ti)(ti)塊晶體(ti)(ti)發展(zhan)(zhan)(zhan)到薄膜、纖維和超晶格(ge)材(cai)(cai)料。將非(fei)線(xian)性光(guang)學(xue)晶體(ti)(ti)的性質(zhi)與其內部(bu)微觀結構聯系起(qi)來,有意識的通過分(fen)子設計、晶體(ti)(ti)工程等科(ke)學(xue)方(fang)法來探索與研制各種新(xin)型的非(fei)線(xian)性光(guang)學(xue)晶體(ti)(ti)材(cai)(cai) 料,向科(ke)學(xue)更(geng)深層次的方(fang)向發展(zhan)(zhan)(zhan),從而(er)促成了非(fei)線(xian)性光(guang)學(xue)領域內不斷創(chuang)新(xin)。
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