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非线性光学材料的研究进展

2013-08-06 14:19
夜隼008
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  非线性光学是随着激光技术的出现而发展形成的一门学科分支,是近代科学前沿最为活跃的学科领域之一。数十年间,非线性光学在基本原理、新型材料的研究、新效应的发现与应用方面都得到了巨大的发展,成为光学学科中最活跃和最重要的分支学科之一。

  1960年Maiman制成了世界上第一台红宝石激光器,人们对于光学的认识发生了重大变化。在高强度的激光作用到介质体系时,人们在大量的不同材料中都观察到与常见光学效应截然不同的现象,如介质的折射率和吸收系数会随光电场强度的变化而变化,这些新现象需要用非线性光学的基本原理予以解释。

  自上个世纪60年代至今,非线性光学不断发展,一些重要的非线性光学效应相继被发现,新型的非线性光学晶体材料的试制成功,皮秒激光器件的广泛使用以及飞秒激光器的研究,使得利用超快脉冲进行非线性光学的研究得到重大推进,取得许多新的科研成果。非线性光学的应用离不开非线性光学(NLO)材料,它能实现光波频率转换,这种能力为实现全光学计算、开关和远距离通信提供了可能。本文就非线性光学材料的种类、发展、应用及前景作一综合回顾。

  一、非线性光学材料的研究发展现状

  作为一种较好的非线性光学材料,必须满足:(1)有适当大小的非线性系数;(2)在工作波长应有很高的透明度(一般吸收系数α<0.01);(3)在工作波长可以实现相位匹配;(4)有较高的光损伤阀值;(5)能制成具有足够尺寸、光学均匀性好的晶体;(6)物化性能稳定,易于进行各种机械、光学加工。

  1.1、无机非线性光学材料的研究现状

  1975年Chemla等人提出了用“分子工程学”方法探索有机非线性光学材料取得了很大的进展。1979年陈创天在阴离子基团理论及研究无机非线性光学材料基础上,提出了用分子工程学方法探索无机非线性材料的可能性,并总结出无机非线性材料的一些结构规律:氧八面体或其它类似的阴离子基团的畸变愈大,对产生大的非线性系数愈有利。当基团含有孤对电子时,该基团屹具育较大的二阶极化率,如IO3-,SbF52-基团比不合孤对电子的PO43-,BO45-等基团的二阶极化率要大得多。具有共扼π“轨道的无机平面基团将同样能产生较大的非线性系数。

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