非線性光學(xué)材料

非線性光學(xué)材料 本文材料來自 功能材料學(xué) 北京大學(xué)出版社 百度百科等 請勿下載再上傳 簡介選材依據(jù)分類三階非線性材料有機和聚合物非線性光學(xué)材料展望 簡介 非線性光學(xué) 又稱強光光學(xué) 是現(xiàn)代光學(xué)的一個分支 研究介質(zhì)在強相干光作用下產(chǎn)生的非線性現(xiàn)象及其應(yīng)用 在強光作用下物質(zhì)的響應(yīng)與場強呈現(xiàn)非線性關(guān)系 與場強有關(guān)的光學(xué)效應(yīng)稱為非線性光學(xué)效應(yīng) 非線性光學(xué)材料就是那些光學(xué)性質(zhì)依賴于入射光強度的材料 主要因為這些性質(zhì)只有在激光這樣的強相干光作用下才表現(xiàn)出來 簡介 利用非線性光學(xué)晶體的倍頻 和頻 差頻 光參量放大和多光子吸收等非線性過程可以得到頻率與入射光頻率不同的激光 從而達到光頻率變換的目的 這類晶體廣泛應(yīng)用于激光頻率轉(zhuǎn)換 四波混頻 光束轉(zhuǎn)向 圖象放大 光信息處理 光存儲 光纖通訊 水下通訊 激光對抗及核聚變等研究領(lǐng)域 我國在非線性光學(xué)晶體研制方面成績卓著 某些晶體處于世界領(lǐng)先地位 非線性光學(xué)光波導(dǎo)材料 非線性晶體光通行材料 選材依據(jù) 有較大的非線性極化率 有合適的透明程度及足夠的光學(xué)均勻性 能以一定方式實現(xiàn)位相匹配 材料的損傷閾值較高 能承受較大的激光功率或能量 有合適的響應(yīng)時間 分別對脈寬不同的脈沖激光或連續(xù)激光作出足夠響應(yīng) 分類 二階非線性光學(xué)材料 大多數(shù)是不具有中心對稱性的晶體 常用于光學(xué)倍頻 混頻和光學(xué)參量振蕩等效應(yīng)的晶體材料有兩大類 三階非線性光學(xué)材料 指那些在強激光作用下產(chǎn)生三階非線性極化響應(yīng) 具有強的光波間非線性耦合的材料 范圍很廣 由于不受是否具有中心對稱這一條件的限制 這些材料可以是氣體 原子蒸氣 液體 液晶 等離子體以及各類晶體 光學(xué)玻璃等 常見三階非線性材料 各種惰性氣體 堿金屬和堿土金屬的原子蒸氣 各種有機液體及溶液 在液晶相及各向同性相中的各種液晶 某些半導(dǎo)體晶體 三階非線性材料特征參數(shù) 三階非線性系數(shù) X 3 響應(yīng)時間 光損傷閥值 三階非線性材料分類 按性質(zhì)分為 氣體材料 液體材料 玻璃材料 半導(dǎo)體材料 有機聚合物材料 有機和聚合物非線性光學(xué)材料 有機和聚合物作為非線性光學(xué)材料具有許多無機材料無法比擬的優(yōu)點 有機和聚合物非線性光學(xué)系數(shù)要比已經(jīng)得到使用的無機晶體高一至兩個量級 響應(yīng)時間短 有機化合物的光學(xué)損傷閥值較高 可根據(jù)非線性效應(yīng)的要求來進行分子設(shè)計 具有優(yōu)異的可加工型 易于成材 而且可以晶體 薄膜 塊材 纖維等多種形式來利用等等 有機二階非線性光學(xué)晶體 尿素及其衍生物 甲酸鹽類 苯基衍生物 主要缺點 熔點較低 機械性能差 熱穩(wěn)定性以及抗潮解性不好 生長高質(zhì)量大尺寸單晶困難等 有機三階非線性光學(xué)材料 有機染料類 共軛有機聚合物 有機金屬類 電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合體系 富勒烯分子簇 三階非線性材料前景 三階非線性光學(xué)材料是處于開發(fā)研究中的材料 分子工程和分子設(shè)計為人們提供了優(yōu)化有機和生物分子材料性能良好手段 探索高非線性極化率 超快響應(yīng) 低損耗的三階非線性光學(xué)材料的工作正在展開 有機聚合物和半導(dǎo)體材料已能做到靈敏和快速響應(yīng) 是較有使用前景的三階非線性光學(xué)材料 三階非線性光學(xué)材料預(yù)期主要應(yīng)用于全光型光信息處理器件 光學(xué)雙穩(wěn)器件 光互連器件等 非線性光學(xué)材料展望 非線性光學(xué)材料是未來光電子技術(shù)的重要素材 這幾年發(fā)展很快 這門新學(xué)科需要融匯光學(xué) 化學(xué) 物理學(xué) 材料學(xué) 結(jié)晶 計算機等多學(xué)科知識 目前成熟的理論還沒有完全建立 研究還處于化合物篩選階段分子結(jié)構(gòu)與宏觀倍頻效應(yīng)的關(guān)系以及許多結(jié)晶方面的問題有待于解決 但短短幾年的成就