光功能材料PPT

1、光光 功功 能能 材材 料料 一、光功能材料簡介一、光功能材料簡介 光功能材料（optical function materials）指在外場（電、光、磁、熱、聲、力等）作用下，利用材料本身光學(xué)性質(zhì)（如折射率或感應(yīng)電極化）發(fā)生變化的原理，去實現(xiàn)對入射光信號的探測、調(diào)制以及能量或頻率轉(zhuǎn)換作用的光學(xué)材料的統(tǒng)稱。 電光材料的應(yīng)用：智能調(diào)光玻璃 太陽能電池板光纖 水立方節(jié)水節(jié)電，膜結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)使自然光能得到充分利用，現(xiàn)在平均每天99小時使用自然光，省電效果顯著二、光功能材料的分類二、光功能材料的分類按照具體作用機(jī)理或應(yīng)用目的之不同電光材料磁光材料彈光材料聲光材料熱光材料非線性光學(xué)材料激光材料等多種電

2、光材料通常是指折射率在外界電場（直流或交變場）作用下發(fā)生感應(yīng)雙折射式變化的材料。利用電光材料的電光效應(yīng)可實現(xiàn)對光波的調(diào)制。2022-5-3電光材料作用原理：1.基于線性電光效應(yīng)（泡克耳斯效應(yīng)）線性電光效應(yīng)的特點是感應(yīng)折射率變化正比于外界電場強(qiáng)度的一次方，因而要求產(chǎn)生該效應(yīng)的材料必須是不具對稱中心的各向異性晶體；常用的線性電光效應(yīng)的材料是諸如磷酸二氫鉀(KDP)、磷酸二氫銨（ADP）、鈮酸鋰(LiNbO)碘酸鋰(LiIO)等不具有中心對稱性的晶體；2022-5-3電光材料作用原理：2.基于二次電光效應(yīng)（光學(xué)克爾效應(yīng)）克爾效應(yīng)的特點是感應(yīng)折射率變化正比于外加電場強(qiáng)度的二次方，產(chǎn)生該效應(yīng)的材料可以是

3、具有任意對稱性質(zhì)的晶體或各向同性介質(zhì)。常用的二次電光效應(yīng)的材料是一些具有較大克爾常數(shù)的有機(jī)液體如硝基苯苯kg2CS等2022-5-3電光材料應(yīng)用：電控光開關(guān):可制作超快速電光快門。光強(qiáng)度的電調(diào)制:可制成光強(qiáng)度的線性調(diào)制器。光偏轉(zhuǎn)器:利用電光晶體可制成兩類電控光束偏轉(zhuǎn)器。光頻率調(diào)制:這種調(diào)制可用外差法或鎖相技術(shù)靈敏檢出。波導(dǎo)效應(yīng)：將電光材料制成波導(dǎo)，就可以低的調(diào)制或開關(guān)電壓來實現(xiàn)波導(dǎo)模的調(diào)制、開關(guān)和偏轉(zhuǎn)。由此可制成小型、緊湊的各種光電子器件。2022-5-3磁光材料指折射率在外加磁場作用下發(fā)生感應(yīng)變化的一類光學(xué)材料。2022-5-3磁光材料作用原理:法拉第磁致旋轉(zhuǎn)、磁致二向色性以及磁致雙折射效應(yīng)

4、等。分類：抗磁材料：特高鉛玻璃、硫化砷玻璃等。順磁材料：含氧化鋱玻璃以及氧化銪、硒化銪晶體等。應(yīng)用：在激光技術(shù)中，利用特高鉛玻璃類材料制成的法拉第旋轉(zhuǎn)器，既可起到一種快速光開關(guān)作用，又可起到一種反向光隔離器的作用，有較大的應(yīng)用價值。2022-5-3彈光材料指其折射率在外加力場作用下發(fā)生感應(yīng)雙折射式變化的一類光學(xué)材料。2022-5-3彈光材料作用原理：基于彈性-光學(xué)效應(yīng)即在外界力場作用下,材料本身產(chǎn)生彈性力學(xué)應(yīng)變，從而導(dǎo)致折射率的感應(yīng)變化。應(yīng)用：玻璃、晶體、塑料2022-5-3聲光材料指其析射率特性在聲波場作用下發(fā)生感應(yīng)變化的一類透明光學(xué)介質(zhì)。2022-5-3聲光材料作用原理：在聲波場作用下，材

5、料內(nèi)部的密度發(fā)生周期性起伏變化，從而引起折射率的周期性起伏變化，這使介質(zhì)本身相當(dāng)于一種相位光柵，從而可對定向入射光束產(chǎn)生衍射作用。對聲光材料的要求，是應(yīng)具有較高的聲光作用的品質(zhì)因數(shù)，以及較小的聲損耗與光損耗。2022-5-3聲光材料常用的聲光材料：熔石英、高鉛玻璃以及鉬酸鉛(PbMoO)二氧化碲(TeO)和磷化鎵(GaP)晶體等。應(yīng)用：聲光材料通常制成聲光開關(guān)，用來對光進(jìn)行調(diào)制；或者制成聲光偏轉(zhuǎn)器，用來對光速指向進(jìn)行控制。2022-5-3非線性光學(xué)材料指其本身的電極化強(qiáng)度特性在強(qiáng)光場作用下能發(fā)生感應(yīng)非線性變化的一類光學(xué)介質(zhì)。所以又稱強(qiáng)光作用下的光學(xué)材料。2022-5-3非線性光學(xué)材料作用原理：

6、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(dá)到光頻率變換的目的。應(yīng)用：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。2022-5-3激光材料指在一定泵浦方式作用下，專門用來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生激光發(fā)射或放大作用的光學(xué)介質(zhì)。2022-5-3激光材料固體激光材料分為兩類：1.以電激勵為主的半導(dǎo)體激光材料一般采用異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由半導(dǎo)體薄膜組成，用外延方法和氣相沉積方法制得。2.通過分立發(fā)光中心吸收光泵能量后轉(zhuǎn)換成激光輸出的發(fā)光材料。這類材料以固體電介質(zhì)為基質(zhì)，分為晶體和非晶態(tài)玻璃兩種。2022-5-3三、光功能材料現(xiàn)狀 光功能材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個