主要的非线性光学材料.ppt

一、材料的非线性极化一、材料的非线性极化一、材料的非线性极化一、材料的非线性极化二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料二、主要的非线性光学材料在新型光学处理材料中非线性光学（NLO）材料以其能实现倍频和三倍频的能力尤为瞩目，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。[5]人们发现现成的材料满足不了多姿多彩的非线性光学现象和应用的需求．于是人们更为迫切地探寻新的功能强大的非线性光学材料，尤其是结构可以调控以满足不同实际需要的材料，大体可分为三类[9]：全光学装置的工作原理基于材料的非线性光学效应，对光信号直接进行切换和处理，不必将其转换成电子形式。全光学装置所采用的材料必须具备足够高的非线性折射率和亚皮秒级(subpicosecond)的响应时间。在这方面光学玻璃具有较大的优势和潜力,虽然玻璃的非线性光学折射率n2要低于其它一些有机和半导体非线性光学材料，但是，由于玻璃的吸收系数α低，响应时间短，因此具有十分优良的综合品质。1.无机非线性材料的改性技术1.无机非线性材料的改性技术1.无机非线性材料的改性技术通过在玻璃的网络里添加不同的、具有高的分子折射度的调整体来提高其非线性折射率。高折射率玻璃一般分为两类：一类是含重金属网络调整体离子(如铅和铋)的玻璃，列于表3的SF(Schott)系列玻璃(铅含量)70wt％及QS(Corning)实验玻璃属于此类；另一类则是含具有提高折射指数能力的网络中间体离子(如钛、钽、铌或碲等)的玻璃，列于表3的K-1261(NBS)等玻璃属于此类。在此类玻璃中，过渡金属元素因能有效地提高材料的折射指数而倍受注目，而对氧化碲系统玻璃进行的最新研究则表明，其X3已达到10-12，约为SiO2玻璃的50倍。材料的非线性折射率n2大致随其线性折射率no的增加而提高，并导出了表示两者之间关系的经验公式。玻璃组成对其非线性光学效应的影响具有复杂性，通常认为，低折射率玻璃的非线性光学效应主要受阴离子极化的影响，而网络形成和调整阳离子的作用可忽略不计。与此相反，当易极化的阳离子浓度增加到一定值时，则阳离子的极化对非线性光学效应的影响将起主导作用，而与阴离子的状态无关。1.无机非线性材料的改性技术用多孔玻璃制备含有金微粒的非线性材料[4]：
含有金或银的透明材料具有很高的三阶非线性极化率3。这是由
于其表面等离子体振子(surfaceplasmon)的激发引起局部场强的增加所致。局部场强的增加与基体的介电常数和所含金属粒子有关，因此基体对材料的非线性光学性质起着重要作用。KTP内腔倍频和Q开关的同时运转：[2]用KTP晶体作内腔调制二极管泵浦Nd:YVO4激光的Q开关运转。此KTP晶体同时起着电光Q开关和II型倍频器的双重作用，以获得脉冲绿光。以通常完成倍频和调Q需使用两块晶体的结构比较起来，试验中只使用一块KTP晶体，故具有损耗小，效率高的特点。用这种新型的掺杂KTP晶体，可长时间不间断地获得强脉冲绿光，而看不出该晶体有任何电致色变的现象。一种新型多波长激光源，其基本原理主要利用非线性晶体LBO(LiB3O5)的相位匹配折返特性，采用可快速响应的角度调谐方法，以宽频带高效率光参量放大特别设计光路、高精度波长再现性精密机械设计和计算机技术开发成功多波长光参量激光器产品。与已有的各种多波长激光器相比，在调谐范围、调谐速度、输出功率、输出波长数，超短脉冲特性等主要技术性能方面具有明显的优势，尤其是可调谐宽度有量级的提高。目前多波长光参量激光器产品已提供国内外，用于材料科学、非线性光学和光谱研究，均获成功，市场正在扩大中。1.无机非线性材料的改性技术极化聚合物具有非线性系数大、响应时间快、
损伤阀值高、介电常数低、易于分子设计等优点。在最佳极化条件下，通过不同时间中的测定，可以研究极化膜的取向松弛。极化膜在80℃性能参数可以保持300h不变，而在150℃的高温下经300h后中也能保持65％，较普通的PU更稳定。其良好的取向稳定性应归结于酰亚胺键的引入提高了聚合物的玻璃化转变温度，从而限制了生色团的运动。2.有机非线性材料的改性技术自1989年有关论文发表后，在国际同行引起较大反响，公认中国茶是新型的非线性光学材料。1993年在美国物理杂志上一篇文章中报导：中国茶因其具有非线性系数高，可在He-Ne激光下工作，价廉等优点，很适用于在大学的非线性教学中作示范实验。认为我们的研究结果提供了一种简单的实现自聚焦，光学双稳等非线性现象的途径。光学双稳态是指输入某一光信号，双稳元件可以具有两种稳定的输出态，究竟输出哪一种状