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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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  (1) KDP类(包括ADP,CDA,RD:A,ADA及其相应的氖代物)晶体生长简单,容易得到高质量的单晶,能够得到900的相位匹配,适合于高功率倍频。虽然它们的非线性系数很小,但在高功率下并不妨碍获得高的转换效率。

  (2) LiNbO,和KNbO,等钙钦矿型材料的晶体非线性系数比较大,适合于在中低功率下使用,这类晶体还适合作参量振荡器,但晶体难以培养,光学均匀性差。

  (3) KTP这一晶体具有非线性系数大,吸收系数低,不易潮解,很难脆裂,化学稳定性好,易加工和倍频转换效率高等优点,是一种优良的非线性光学晶体,但紫外透过能力差,仅到0.35μm,限制了它在紫外区的应用。

  (4) 半导体材料(包括Te, Ag,AsS3和CdSe等),适合于红外波长,其共同缺点是晶体质量不高,光损伤阑值太低。

  (5) 硼酸盐系列材料(包括KBS,BBO,LBO和KBBF),晶体的共同特点是紫外透光范围特别宽,分别为165,190,160和<160nm,利用KB5可以产生低于200nm的紫外相干光输出,目前在晶体中利用非线性光学效应所产主的最短波长185nm的紫外相干光,即是由这一晶体得到的。KB5的缺点是非线性系数太小,仅为KDP的1/10,从而使其转换效率过低。BBO的优点是非线性系数大,转换效率高,透光范围宽,光损伤阀值高,化学稳定性好和易于机械加工。缺点是双折射率过大,从而使接收角太小,对光源的质量要求特别高,同时BBO中的B3O63-基团没有Z方向的倍频系数分量,从而使其不能实现90o相匹配,且降低了它在紫外区的转换率。LB0的倍频系数合适,且具有BBO的所有优点,其中一个突出的尤点是可以实现90o相匹配,但LBO的双折射率太小,从而限制了它的相匹配范围,在室温下不可能获得Nd : YAG三倍输出。

  1.2、有机非线性光学材料的研究现状

  有机非线性光学材料与无机材料相比有下列优点:

  (1)有机材料的光极化来源于高度离域的π电子的极化,其极化比无机材料的离子极化容易,故其非线性光学系数比无机材料高1-2个数量级,可高达10-5esu量级;

  (2)响应速度快,接近于飞秒。而无机材料只有皮秒;

  (3)光学损伤阀值高,可高达GW /cm-2量级,而无机材料只能达MW/cm-2量级。

  (4)可通过分子设计、合成等方法优化分子性能;

  (5)可通过聚集态没计控制材料性能,满足器件需要;

  (6)可进行形态设计,加工成体材、薄膜和纤维。有机非线性光学材料在频率转换和信号处理等方面有广阔的应用前景,其研究己成为高科技领域中重要的课题之一。

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