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非线性光学晶体发展概况综述

2013-03-27 18:29
冷血の爱
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  随着非线性光学的深入研究和新型材料的不断发展,使得非线性光学晶体材料在信息通讯、激光二极管、图像处理、光信号处理及光计算等众多领域都具有极为重要的作用和巨大的潜在应用,这些研究与应用对非线性光学晶体又提出了更多更高的物理化学性能要求,同时许多应用也还在层出不穷地发展中。

  一、非线性光学晶体的概述

  1.我们将具有频率转换效应、电光效应和光折变效应的晶体统称为非线性光学晶体。

  2.非线性光学晶体的分类

  (1)非线性光学晶体的分类方法不一,若按晶体光学分类可分为光学均质体、单光轴晶体、和双轴晶体。其中光学均质体主要为立方晶系晶体;单光轴晶体主要为三方晶系、正方晶系、六方晶系晶体,其特征为只有唯一的一个高次对称轴;双轴晶体主要为斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系晶体,其特征为无高次对称轴,并有两个光轴。

  (2)若按晶体所产生的效应来分类则可分为激光频率转换晶体、电光晶体和光折变晶体三类。

  (3)若按化学角度来分则可分为无机非线性光学晶体和有机非线性光学晶体。无机和有机非线性光学晶体汇集成整个非线性光学晶体的研究领域。

  下面从化学角度介绍非线性光学晶体及其发展概况。

  二、无机非线性光学晶体

  无机非线性光学晶体是人们研究得较早的非线性光学材料,大致可分为:

  (1)无机盐类晶体,包括硼酸盐、磷酸盐、碘酸盐、铌酸盐、钛酸盐等盐类晶体;

  ( 2 )半导体型非线性光学晶体,如Te、Se、GaAs、ZnSe、CdGeAs2和CdGe (As1-2xP)2等。

  随着激光科学与技术的不断发展,在频率转换方面,无机非线性光学晶体材料起着越来越重要的作用,特别是在紫外和深紫外光谱区域。近年来,由于硼酸盐化合物具有丰富的结构类型,而且许多硼酸盐晶体均具有宽的透过波段、高的损伤阈值、稳定的物理化学性能、适中的双折射率等特点,人们逐渐把寻找新型非线性光学晶体的注意力集中到硼酸盐类化合物上。BBO、LBO、CLBO、KBBF、SBBO、YCOB系列等晶体都是上世纪八九十年代发现的性能优异的硼酸盐类晶体,近年来人们继续对硼酸盐体系进行了大量的探索,又取得了较大的进展,相继发现了一大批性能优秀的非线性光学晶体,并对它们以及先前已发现的晶体进行了大量的生长及性能研究,如: NaLa9O3(BO3)8、LiKB4O7、Na3Sm2(BO3)3、TBO、BABF、LiRbB4O7、钡铅硼酸盐、KBBF、ZBP等优质非线性光学材料。它们在激光倍频、电光调制、参量振荡、实时全息存贮等诸多领域有着广阔的应用前景。因此,对硼酸盐体系的进一步深入研究具有重要的实际应用价值。

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