非线性光学晶体材料.pdf

非线性光学晶体材料 一、什么是非线性光学晶体 光通过晶体进行传播时，会引起晶体的电极化。当光强不太大时，晶体的电 极化强度与光频电场之间呈线性关系，其非线性关系可以被忽略；但是，当光强 很大时，如激光通过晶体进行传播时，电极化强度与光频电场之间的非线性关系 变得十分显著而不能忽略，这种与光强有关的光学效应称为非线性光学效应，具 有这种效应的晶体就称为非线性光学晶体。 二、非线性光学晶体材料的产生 1961 年，美国科学家Franken 将一束红宝石产生的激光束入射到石英晶体上， 发现射出的激光束中除了红宝石的693.4nm 的光束外，在紫外区还出现了一条二 倍频率的347.2nm 的光谱线，这是首次发现晶体的非线性光学效应。科学家们立 即认识到非线性光学材料可以作为激光变频材料。在近50 年的发展中，非线性 光学晶体材料已成为最重要的信息材料之一，广泛应用于激光通信、光学雷达、 医用器件、材料加工、x 射线光刻技术等，在人们的生活中起到了越来越重要的 作用。 图1 激光的倍频辐射现象 三、非线性光学晶体材料的应用和发展 非线性光学晶体与激光紧密相连，是实现激光的频率转换、调制、偏转和Q 开关等技术的关键材料。当前，直接利用激光晶体获得的激光波段有限，从紫外 到红外谱区，尚有激光空白波段。而利用非线性光学晶体，可将激光晶体直接输 出的激光转换成新波段的激光，从而开辟新的激光光源，拓展激光晶体的应用范 围。非线性光学晶体材料是光电子技术特别是激光技术的重要物质基础，可以用 于激光频率转换、调制激光的强度和相位、实现激光信号的全息存储等，在激光 通讯、激光信息存储与处理、激光材料加工以及军用激光技术等领域都有重要应 用。 图2 非线性光学材料的广泛应用 近几十年来，人们在研究与探索非线性光学晶体材料方面做了大量工作，取 得了丰硕的研究成果，涌现出了一批性能优良的非线性光学晶体。人们已将非线 性光学晶体材料，由无机晶体拓展到有机晶体，由体块晶体发展到薄膜、纤维和 超晶格材料。将非线性光学晶体的性质与其内部微观结构联系起来，有意识的通 过分子设计、晶体工程等科学方法来探索与研制各种新型的非线性光学晶体材 料，向科学更深层次的方向发展，从而促成了非线性光学领域内不断创新。