光电功能知识点浅析.docx

知识点补遗 1，光电功能材料按物质分类 答：根据材料的物质性进行分类： 金属功能材料； 无机非金属功能材料； 有机功能材料； 复合功能材料。 2，晶体的主要特征有哪些？ 答：晶体在宏观上的基本特性：自范性、均一性、对称性、异向性、稳定性。 自范性：是指晶体具有自发地形成封闭的几何多面体外形，并以此为其占有空间范围的性质。 均一性：晶体在它的各个不同部分上表现出相同性质的特性，是晶体内部粒子规则排列的反映。 异向性：晶体内部粒子沿不同方向有不同的排列情况，从而导致在不同方向上表现出不同的宏观性质。 对称性：晶体的性质在某一方向上有规律地周期的出现 稳定性： 3，介电晶体的效应有哪些？分别有多少个点群？ 答： 压电效应：压电模量，三阶张量，非中心对称晶体。 电致伸缩效应：电致伸缩稀疏，四阶张量，所有晶体。 热释电效应：热释电稀疏，一介张量，极性晶体，可自发计划。 铁电晶体：自发极化能随外加电场改变的晶体。 各种介电晶体（数字表示此类性质的晶类数）： 压电效应： 晶体在受到机械应力的作用时，在其表面上会出现电荷，成为正压电效应。应力是二阶对称张量，其两个下标可以对调，压电模量是三阶张量，从而导致压电模量中的后两个下标可以对调，此时压电效应可以写成： 逆压电效应：当电场加到具有压电效应的晶体上时，晶体将发生应变。 电致伸缩效应 当作用在晶体上的电场很强时，晶体的应变与电场不是线性关系，必须考虑平方项，引起应变中的平方项称为电致伸缩效应。，成为电致伸缩系数。 热释电效应 晶体在温度发生变化时，产生极化现象，或其极化强度发生变化，称为热释电效应。当温度较小时，晶体极化强度变化与温度为线性关系。 电热效应：热释电效应的逆效应，即将某种热释电晶体置于电场中，会观察到温度变化。热释电材料主要用于红外探测。 晶体的铁电性质 在外场的作用下，自发极化的方向可以逆转或可以重新取向的热释电晶体。 铁电晶体的分类： 无序-有序型铁电晶体（软铁电体） 位移型铁电体（硬铁电体）：含有氧八面体构造基元者，也称钙铁矿型铁电体，如铌酸锂、钛酸钡等。 铁电体的宏观特性： (1)电滞回线：铁电体和非铁电体的判据。 非铁电晶体：P-E关系为线性的。 铁电晶体：P-E存在电滞回线。 (2)居里温度：晶体的铁电性质在一定的温度范围内存在，如钛酸钡晶体，温度低于120摄氏度是铁电项，高于120摄氏度铁电性消失。实际上是一个相变过程。 部分铁电晶体没有居里温度点，因为未达到相变温度时晶体已经溶解。 4，光率体的表达式和特征，三个轴与椭球截距的意义，折射率面，不沿主轴方向，通过晶体后引起的光程差的判定。 答：上册P-31 5，晶体的非线性光学——香味匹配条件以及实现相位匹配的途径（一种） 答：当激光的光强较强时，其通过物质时，物质内部极化率的非线性响应会对光波产生反作用，可能产生入射光波在和频和差频处的谐波，这种与强光有关不同于非线性光学现象的效应称为非线性效应。 混频效应：和频、差频 当作用于晶体的光场包含两种不同的频率ω1和ω2时，就会产生第三种频率ω3的光， ω3 =ω1 +ω2相加的称为和频，ω3 =ω1 ?ω2相减的称为差频。 位相匹配： 在二级非线性极化的倍频过程中，入射光波在它经过的各个地方产生二次极化波，各个位置的二次极化波都发射出二次谐波，这些二次谐波在晶体中传播并相互于涉，相互干涉的结果，就是在实验中观察到的二次谐波强度．这个强度与这些二次谐波的位相差有关．如果位相差为零，即各个二次谐波的位相一致，则相干加强，我们就能观察到产生的二次谐波．反之，则相干相消，我们就观察不到二次谐波。只有当入射光波的传播速度与二次谐波的传播速度相等时，二次谐波才能位相一致而相干加强，这种情况就称为位相匹配。 位相匹配条件： 根据能量守恒，倍频过程中其基频光和倍频光应满足：和动量守恒，又因为。 所以： 是基频光的折射率，为倍频光的折射率，上式即为位相匹配条件。 这表明， 要在光传播方向产生倍频效应， 基频光和倍频光的折射率必须相等。 由于几乎所有物质在光频范围内都有正常色散， 倍频光的相速度一般落后于基频光。 因此，在光学各向同性的立方晶体(如23， 43m晶类)中， 要使基频光和倍频光速度相同， 在原理上是不可能的(反常色散情况下有例外)但对于各向异性晶体， 由于有自然双折射， 则有可能在某些特定方向上， 基频光和倍频光有相等的速度和折射率． 实现相位匹配的途径： （1）角度相位匹配 角度位相匹配就是控制光波在晶体中其一特定方向(θ， ?)上传播， 该方向应满足相位匹配条件。利用折射率面的色散可以很方便的找到这个特定方向。 画出了负单轴晶体的基频光折射率面(实线)和相倍频光折射率面(虚线)。其中倍频的e光面与基频的o光面相交于M点。 显然OM方向就是满足位相匹配方向。 （2