非线性光学材料的性能与改进
非线性光学材料的性能调制研究
非线性光学材料的性能调制研究非线性光学材料是一类在强光作用下产生非线性效应的材料，具有广泛的应用前景。
通过调制非线性光学材料的性能，可以实现光的传输、存储和处理等多种功能，对于光电子学、光通信和光计算等领域的发展具有重要意义。
在非线性光学材料的性能调制研究中，主要包括以下几个方面：1. 光学非线性效应的调制光学非线性效应是非线性光学材料的基本特性之一，包括二次非线性效应、三次非线性效应和多光子吸收效应等。
通过调制非线性光学材料的这些效应，可以实现光的调制、波长转换和波前控制等功能。
例如，通过调制二次非线性效应可以实现光学频率倍增和频率混频等应用，而调制三次非线性效应可以实现自相位调制和光学孤子传输等应用。
2. 材料结构的调控非线性光学材料的性能调制还与其结构密切相关。
对材料结构的调控可以改变材料的等能面分布和光子波导特性，从而调节材料的非线性响应。
在实际研究中，可以通过调节材料的尺寸、结晶形态和晶格结构等方式来实现对非线性光学材料性能的调制。
例如，通过控制材料的共价键离子的键长和键角等参数，可以调节其非线性极化率和光学能带结构，从而实现非线性光学性能的调控。
3. 外界场的作用外界场的作用是非线性光学材料性能调制的重要手段之一。
通过施加外界场，如电场、磁场和温度场等，可以改变材料的能带结构和电子态密度分布，从而调节材料的非线性极化率和非线性介电常数等参数。
这种调制方式可以通过调节外界场的强度和方向来实现，进而实现非线性光学材料的性能调制。
例如，在电光调制中，通过施加电场可以改变材料的折射率，从而调节材料的非线性光学性能。
4. 掺杂、掺杂和合金化通过对非线性光学材料掺杂、掺杂和合金化等方法，可以调控材料的能带结构、晶格结构和谐振模式，从而改变材料的非线性光学性能。
这些调制方法可以通过改变掺杂元素的浓度和类型来实现。
例如，通过掺杂金属离子可以改变材料的非线性极化率，从而实现非线性光学性能的调制。
5. 光学薄膜的设计在非线性光学材料性能调制研究中，光学薄膜的设计起着重要作用。
非线性光学材料的制备及其性能研究
非线性光学材料的制备及其性能研究光学是研究光的性质和应用的科学，光学原理在许多应用领域得到了广泛应用，特别是在信息技术、通信技术和材料科学等领域。
非线性光学材料是一类具有非线性光学效应的材料，可以被广泛应用于成像、通信、激光等领域。
非线性光学现象是指在高强度光照射下会发生非线性响应的现象。
这种现象是由于分子间的相互作用导致的，只有在高强度光照射下才会发生。
根据非线性光学响应的特性，可以将非线性光学材料分为三类：次谐波产生材料、三阶非线性响应材料和四阶非线性响应材料。
次谐波产生材料是一类具有次谐波产生性质的非线性光学材料。
这种材料可以将入射光的频率减半，从而发射出相应的次谐波。
这种材料常被用于频率转换和激光器输出波形整形等方面。
其中最常见的次谐波材料是非晶硼硅玻璃和铌酸锂晶体。
三阶非线性响应材料是一类具有三阶非线性效应的材料。
这些材料在高强度的光照射下，可以产生明显的电子或分子运动，从而产生第三波长的光。
这种材料可以用于光学调制器、光学开关、光存储、光学抑制等方面。
其中银红蒿素、硫酸钡晶体、溴化钡晶体等都是常见的三阶非线性响应材料。
四阶非线性响应材料是一类具有四阶非线性效应的材料。
这种材料在高强度光照射下，可以产生明显的二次谐波和三次谐波。
这种材料常用于频率转换、全息记录等方面。
其中光子晶体、硅基材料、有机晶体等都是常见的四阶非线性响应材料。
要制备出高质量的非线性光学材料，需要首先确定适合的制备方法。
其中最常见的非线性光学材料制备方法包括化学合成、晶体生长、分子内工程和薄膜制备等。
每种方法都有其特点和适用范围，选择合适的方法可以获得良好的制备效果。
化学合成是一种通过化学反应合成非线性光学材料的方法。
这种方法通常使用化学原料进行反应，通过控制反应条件和材料比例可以得到各种非线性光学材料。
其中最常见的化学合成材料包括银红蒿素、硫酸钡晶体、BBO晶体等。
晶体生长是一种通过晶体生长技术制备非线性光学材料的方法。
非线性光学技术的应用及其优劣
非线性光学技术的应用及其优劣非线性光学技术是研究激光与物质相互作用的一种重要手段，它已经广泛应用于物理、化学、材料科学、生物医学等多个领域。
本文将探讨非线性光学技术的应用及其优劣。
一、非线性光学技术的原理非线性光学技术是建立在激光与物质相互作用的基础上的。
通常情况下，光与物质之间的相互作用是线性的，即光的强度和物质的响应成正比。
而当光强度达到一定程度时，物质的响应就会变得非线性。
非线性光学技术利用这种非线性响应来产生一些有趣的现象。
例如，产生二次谐波、三次谐波等。
此外，非线性光学技术也可以利用非线性响应来实现光调制、频率转换、光混频等功能。
二、非线性光学技术在物理学中的应用非线性光学技术在物理学中有着重要的应用。
例如，在强场物理学中，非线性光学技术可以用来研究高级材料在极端条件下的行为。
此外，在超冷原子物理学中，非线性光学技术也被广泛应用，可以用来研究玻色-爱因斯坦凝聚、费米气体等现象。
三、非线性光学技术在化学中的应用非线性光学技术在化学中的应用也非常广泛。
例如，在化学动力学中，可以利用非线性光学技术来探测化学反应的物质浓度和速率。
此外，非线性光学技术也可以用来研究医药化学中的荷电分子和离子的行为。
四、非线性光学技术在材料科学中的应用非线性光学技术在材料科学中的应用也相当重要。
例如，在半导体中，非线性光学技术可以用来研究材料的光学特性和电子结构。
此外，在材料加工中，非线性光学技术也可以用来实现微细加工和表面改性。
五、非线性光学技术在生物医学中的应用非线性光学技术在生物医学领域也有着广泛的应用。
例如，在生物分析中，非线性光学技术可以用来探测细胞活性和病毒分析。
此外，在生物成像中，非线性光学技术也可以用来实现高分辨率成像和活体三维成像。
六、非线性光学技术的优劣虽然非线性光学技术在多个领域中都有着广泛的应用，但它也有着一些不足之处。
例如，在实际应用中，非线性光学技术需要较高的能量和处理时间。
此外，非线性光学技术对环境干扰的敏感度也比较高。
非线性光学晶体的生长与性能的研究
非线性光学晶体的生长与性能的研究随着科学技术的不断发展，新型材料的出现和应用也日渐广泛。
其中，非线性光学晶体就是一种应用广泛的新型材料。
非线性光学晶体具有很好的光学性质，可以通过改变其结构来调节其性能。
而其生长又是研究非线性光学晶体的重要一环。
今天，我们就来一起了解一下非线性光学晶体的生长与性能的研究。
一、非线性光学晶体的基本特性非线性光学晶体是一种可用于光学相关应用的单晶材料。
它们可以通过分子极化而产生电偶极矩，当光束冲击到这些分子时，它们会发生偏转，并且会分出两个互相垂直的极化光成分。
这些光成分不仅会发生偏转，还会发生相位变化，从而产生非线性效应。
非线性光学晶体的非线性光学系数非常大，比普通材料高几百倍甚至上千倍。
同时，它们还具有很好的稳定性，可以在很宽的温度和波长范围内有效工作。
二、非线性光学晶体的生长非线性光学晶体的生长是研究非线性光学晶体的重要方面。
它的主要目的是在稳定的条件下获得具有良好光学性能的单晶。
1.生长方法生长非线性光学晶体的方法有很多种，包括平衡溶液法、水热合成法、浸润法、熔融法等。
其中，平衡溶液法是目前最常用的一种方法，它可以保证得到高质量的晶体，并且可以精确地控制晶体生长的方向和形状。
2.晶体生长的控制晶体的生长过程中，应该注意控制生长速度、温度、流速、溶液浓度等因素，以便得到具有稳定性和良好光学性能的单晶。
此外，非线性光学晶体的杂质多样，杂质的存在会对晶体的生长和性能产生不同程度的影响。
因此，在晶体的生长过程中还应该注意去除多余杂质。
三、非线性光学晶体的应用非线性光学晶体在现代光学技术中有着广泛的应用。
例如，在激光技术中，非线性光学晶体可以用于倍频、混频、差频和和/差频等方式的频率转换；在通信技术中，它可以用于调制、解调和开关；在光学信息存储技术中，它可以用于超高密度光学信息存储等。
四、非线性光学晶体的发展趋势非线性光学晶体具有广泛的应用前景，随着技术的不断进步，它的性能也在不断提升。
非线性光学材料的研发与性能优化
非线性光学材料的研发与性能优化第一章：引言非线性光学材料是指在外加电磁场或者光场的作用下，产生非线性极化响应的材料。
这种材料具有广泛的应用前景，可用于光通信、光计算、光储存、光传感等领域。
然而，非线性光学材料的研发与性能优化仍然面临挑战。
本章将介绍非线性光学材料的基本原理和应用前景。
第二章：非线性光学材料的基本原理本章将介绍非线性光学效应的基本原理，包括非线性极化、二次谐波发生、双光子吸收和自聚焦效应等。
同时，还将介绍几种常见的非线性光学过程，如Kerr效应、拉曼散射和光参量放大等。
对于理解非线性光学材料的性能优化具有重要意义。
第三章：非线性光学材料的分类与特性本章将介绍非线性光学材料的分类方法和特性。
根据非线性光学效应的强度和时间尺度，可以将非线性光学材料分为电子非线性材料、分子非线性材料和集体非线性材料等。
同时，还将介绍一些常见的非线性光学材料，如硅光子学材料、聚合物材料和有机无机半导体材料等。
了解材料的特性对于实际应用中的性能优化至关重要。
第四章：非线性光学材料的制备方法本章将介绍非线性光学材料的制备方法，包括溶液法、激光沉积法和薄膜生长法等。
其中，溶液法是最常用的制备方法之一，通过控制溶液浓度、反应温度和反应时间等参数，可以得到具有优良非线性光学性能的材料。
激光沉积法和薄膜生长法则适用于薄膜和纳米结构的制备，可实现更精确的控制。
第五章：非线性光学材料的性能评估方法本章将介绍非线性光学材料的性能评估方法，包括非线性折射率的测量、非线性吸收系数的测量和非线性光学的粉碎极限等。
其中，非线性折射率的测量是衡量材料非线性性能的重要指标之一，可以通过自聚焦和自相位调制等方法进行测量。
非线性吸收系数则可以通过飞秒激光和开路Z扫描等方法得到，用于评估材料的二次非线性效应。
第六章：非线性光学材料的性能优化方法本章将介绍非线性光学材料的性能优化方法，包括结构优化、组分优化和外场调控等。
结构优化主要通过调整材料的晶体结构和表面形貌等，改变材料的光学性质。
非线性光学晶体的性能与应用
非线性光学晶体的性能与应用引言：非线性光学晶体是一类具有特殊光学性质的材料，其在光学领域有着广泛的应用。
本文将介绍非线性光学晶体的性能特点以及其在通信、激光技术和生物医学等领域的应用。
一、非线性光学晶体的性能特点1. 非线性效应非线性光学晶体具有非线性效应，即当光强度较高时，晶体的光学性质会发生明显的非线性变化。
这种非线性效应使得晶体在光学调制、频率转换和波长选择等方面具有独特的优势。
2. 高非线性系数非线性光学晶体的非线性系数通常较高，能够将输入光信号进行高效的转换和调制。
这种高非线性系数使得晶体在光学信号处理和光学器件设计中具有重要的应用价值。
3. 宽光学透明窗口非线性光学晶体通常具有宽的光学透明窗口，能够在可见光和红外光等多个波段范围内有效传输光信号。
这种宽光学透明窗口使得晶体在光通信和光传感等领域具有广泛的应用前景。
二、非线性光学晶体的应用1. 光通信非线性光学晶体在光通信领域中有着重要的应用。
通过利用晶体的非线性效应，可以实现光信号的调制、调制解调和光信号转换等功能。
此外，晶体的宽光学透明窗口使得其可以传输多个波长的光信号，从而提高了光通信系统的传输容量和性能。
2. 激光技术非线性光学晶体在激光技术中也有着广泛的应用。
通过利用晶体的非线性效应，可以实现激光的频率转换、倍频和混频等功能。
这种功能可以用于激光器的频率调谐、激光脉冲压缩和激光波长选择等方面，为激光技术的发展提供了重要的支持。
3. 生物医学非线性光学晶体在生物医学领域中也有着广泛的应用。
通过利用晶体的非线性效应，可以实现生物组织的非线性显微成像和光学操控等功能。
这种功能可以用于细胞和组织的高分辨率成像、药物递送和光学治疗等方面，为生物医学研究和临床应用提供了新的手段。
结论：非线性光学晶体具有独特的性能特点和广泛的应用前景。
通过充分利用晶体的非线性效应，可以实现光信号的高效处理和调制，为光通信、激光技术和生物医学等领域的发展提供了重要的支持。
非线性光学材料的研究与开发
非线性光学材料的研究与开发引言随着现代光学技术的快速发展，光学材料的应用范围也在得到不断的扩展，其中非线性光学材料是一种备受关注的新型材料。
非线性光学材料具有很好的特性，有机分子、半导体物质以及金属材料都可以作为非线性光学材料的研究对象。
非线性光学材料的发展在很大程度上决定了现代光学技术的前景，因此非线性光学材料的研究和开发是当前相关领域的重要课题，也是科技领域中的热点问题。
第一章非线性光学材料的基本概念1.1 非线性光学现象非线性光学现象是量子光学研究中一个重要的研究方向。
在非线性光学体系中，光的强度随着输入光强度的变化而发生了非线性的变化。
非线性光学现象包括二倍频、三倍频、四倍频、和二次谐波产生。
这些现象在光学信号的处理和控制、激光技术的发展和应用、光存储、光通信、光计算等领域中都有广泛的应用。
1.2 非线性光学材料的基本概念非线性光学材料是指在强光作用下，其折射系数、吸收系数等光学常数随光强的变化而发生非线性变化的物质。
非线性光学材料在激光技术、光通信、光存储和信息处理等领域具有重要的应用，是光学材料中的一个重要部分。
目前主要的非线性光学材料有有机非线性光学材料、无机非线性光学材料、高分子非线性光学材料和配合物非线性光学材料等几类。
1.3 非线性光学过程的机理非线性光学过程具有很多的机理，如两光子吸收、三光子吸收、自聚焦、自相位调制等。
其中比较重要的是两光子吸收和三光子吸收，两者虽然机理不一样，但是都与非线性极化有关。
两光子吸收是指光在介质内传输的时候两个光子同时被物质吸收，此时的光波长是原来光线波长的一半。
而三光子吸收则是指三个光子被吸收，此时的光波长比原来光线的波长要短一半。
第二章非线性光学材料的种类及其研究现状2.1 有机非线性光学材料有机非线性光学材料是指不含铁、铍、锂等有公认的毒性元素的有机材料。
它是当前非线性光学材料研究的重点之一。
有机非线性光学材料可以制备成薄膜、聚合物等形式。
非线性光学材料的光学性能研究
非线性光学材料的光学性能研究第一章：引言非线性光学材料是指在光强度较弱时属于线性折射率的材料。
而在光强度较强时，该材料的光学性质会发生明显的非线性变化。
该种材料具有在激光器和光通信器中重要的应用价值，已被广泛研究和应用。
然而，非线性光学材料的光学性能一直是研究的重点，尤其是在可用性和稳定性方面，仍有许多待解决的问题。
本文将从非线性光学材料的定义和发展、非线性光学过程和机理、以及非线性光学材料的光学性能研究等方面进行探讨。
第二章：非线性光学材料的定义和发展非线性光学材料的定义是指在光强度很弱时所表现的光学性质与在光强度较强时的性质有很大差异的材料。
而在光强度较强时，非线性光学材料的光学性质会发生明显的非线性变化。
非线性光学材料的发展起源于20世纪60年代，当时人们开始对非线性光学效应进行探索。
通过研究，人们发现一些高分子、晶体以及半导体等物质具有明显的非线性光学特性，这种性质成为非线性光学材料。
由于非线性光学材料在激光器、光通信器及其它领域中的应用价值，得到了广泛的研究和应用。
目前，人们已经开发出了各种非线性光学材料，包括无机晶体、有机高分子、半导体材料等。
这些材料在光学通信、信息处理、探测与传感、医学等领域具有广泛应用。
其中，特别是锂离子二极管内增强Raman激光器（LD-EYRL）所使用的锂离子二次元晶体、全光纤激光器所使用的光纤、硅光子芯片所使用的铌酸锂晶体等非线性光学材料已经成为当前研究的热点。
第三章：非线性光学过程和机理非线性光学过程主要包括光学效应、非线性介质的非线性反应和非线性扰动传递三个过程。
光学效应包括光线传播过程中所发生的光学效应、如反射、透射、折射、吸收等。
非线性介质的非线性反应主要针对材料在高光强下的一些非线性特性。
通常而言，非线性光学材料在高光强下，其折射率不是一个恒定值，而是会随着光强度的增加而发生变化。
这种情况被称为自聚焦效应，即光束的中心会收缩到材料内部。
此外，非线性光学材料还会发生光学双折射、光学降噪等非线性光学效应。
光学玻璃材料的非线性光学性能分析
光学玻璃材料的非线性光学性能分析光学玻璃材料在现代光学领域起着至关重要的作用。
它们具有广泛的应用，如光通信、激光技术、光储存等。
然而，随着科技的发展，对光学材料的要求也越来越高。
而光学玻璃材料的非线性光学性能正是其中的一大关键。
非线性光学性能是指材料在电磁波作用下，出现非线性响应的能力。
简单来说，就是材料对于激光光束的响应不仅与光的强度有关，还与光的频率和相位等其他因素有关。
这种非线性响应可以通过非线性光学效应来描述，主要包括二次非线性效应、三次非线性效应、四次非线性效应等。
首先，让我们来看看二次非线性效应，这种效应是指材料在光场的作用下，能够生成频率加倍的二次谐波。
与线性材料只能发生一次频率变化不同，非线性材料能够将激光光束的频率扩展到二次倍频。
这对光学器件的设计和实际应用非常重要，比如在激光显示技术中，使用二次非线性效应可以将激光光束的频率提高，使得显示效果更加清晰。
其次，三次非线性效应是非线性光学性能中的另一个重要方面。
三次非线性效应具有很多种类，如自相位调制（Self-Phase Modulation, SPM）、双光子吸收（Two-Photon Absorption, TPA）等。
自相位调制是指光波在通过材料时，由于介质的非线性响应，光的相位随光的强度而改变。
这种效应可以用于光信号处理、光学数据传输等领域。
双光子吸收是指材料在双光子的作用下发生吸收，这种效应在生物医学成像、光谱学等领域有广泛应用。
最后，我们来介绍一下四次非线性效应。
四次非线性效应在非线性光学中相对较弱，但是它对于光学材料的非线性性能也有一定的影响。
比如四次非线性折射效应能够影响光波在介质中的传播速度和路径，而产生自聚焦、自遏制效应。
这种效应在激光聚焦、光信息处理等方面有着广泛的应用。
综上所述，光学玻璃材料的非线性光学性能是当今光学研究的重要热点。
通过对材料的非线性响应进行分析和控制，可以实现更高效、更精确的光学器件设计。
非线性光学材料的制备与性能研究
非线性光学材料的制备与性能研究在现代科技领域，非线性光学材料是一种十分重要的材料。
它不仅可以被应用于光学通信技术中，还可以用于制造激光器、光纤传输系统以及不同类型的光电器件。
在这篇文章中，将探讨非线性光学材料的制备与性能研究，以及它们在一系列应用中的作用。
一、非线性光学材料的简述在光学中，线性光学材料是指当某个光波通过该材料时，会受到物理性质不变的影响。
然而，非线性光学材料却不同。
它们的物理性质会受到来自于光强度的二次和三次电场影响而发生变化。
这些改变会使得光的传播速度、相位以及极化方向等发生变化。
这种非线性的物理性质就使得非线性光学材料在传感和光学通信系统中得到广泛应用。
二、非线性光学材料的制备非线性光学材料的主要制备方法是采用化学合成法。
其中，聚合物材料是一种重要的非线性光学材料。
它们是基于合成聚合物分子的分子结构来设计的。
这些聚合物材料因为具有较大的分子极化率以及易于处理的特性，大量得应用在非线性光学器件中。
这些聚合物材料不仅能满足设备的高性能要求，而且可以被制作成大型的薄膜。
除了聚合物材料，还有其他种类的非线性光学材料可以被制备出来。
其中，主要包括非常规的低维量子结构以及气相中的非线性材料。
这些非线性材料具有高线性束缚能力，使得它们的光学性质可以控制，且可以通过特殊的加工工艺使其得到优化。
三、非线性光学材料的性能研究非线性光学材料的性能研究是实现其在设备中高效使用的关键。
在研究过程中，需要对光学特性进行精细地测量和分析。
这些特性包括光学吸收、荧光、二次谐波产生、电极型谐波产生、电光调制等。
要对这些特性进行精确测量，需要使用实验设备和技术的帮助。
非线性光学材料的性能研究还包括光学微结构相互作用的研究。
通过研究微结构与非线性光学材料相互作用的方法，可以实现对光学波的精细控制。
例如，在二光子吸收中，通过将光波引导至非线性材料表面，可以获得明显增强效应。
四、非线性光学材料的应用非线性光学材料在现代科技领域中有着广泛的应用。
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一、材料的非线性极化
光与材料的相互作用：
入射光波电场 材料的原子或分子体系 感生电偶极矩并进而辐射电磁波 →
材料的非线性极化：
强光场或其它外加场的扰动 材料的原子或分子内电子的运动 →
除线性振动外还受到偏离线性的附加扰动， 材料的电容率变为时间或空间的函数， 材料的极化响应与光波电场存在非线性关系。
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。传统的NLO材料如铌酸锂、钛酸钡、石英、硒化 镉和 磷酸氢钾极难生长成单晶，其价格每克高达2000美元。能实现倍频的二级NLO材 料由 于成本原因，其未来将为聚合物占有。三级NLO材料以三倍频、光学克尔效应、 光学 双稳态、相位共轭、光折射等效应用于光学开关、计算、动态数据存储、放大、 光束 导向和图象处理，但实用价值高的光学计算距离商品化至少需要20年。在无机晶 体当 中铌酸锂站在商品化的前列。其它大有希望的NLO材料有硼酸锂,磷酸钛钾(KTP) 和β硼酸钡.KTP已用于使Nd:YAG倍频产生532nm的绿光，以商品的形式用于外科手术 中。处 于研究阶段的有掺铈铌酸锶钡,二氧化硅铋和钛酸钡。GaAs也具有NLO性能,但激 活能低 ,很难制成有用的器件,故已把目光转向GaAs/GaAlAs和HgTe/CdTe超晶格。
二、主要的非线性光学材料
•新型的非线性光学材料 中国茶 新型的非线性光学材料¾ 新型的非线性光学材料
(1996年院级鉴定成果) 完成者: 张洪钧，戴建华，王鹏业，吴令安 完成单位: 中科院物理所 内容简介: 我们发现中国茶等是一种非线性效应很强的克尔介质，它的非线性系数比二硫 化碳高六个量级。在这种新型克尔介质中,我们研究了光的自聚焦，自散焦，自 陷，自位相调制现象，即使对较弱的氦氖激光(5毫瓦)也可观察到上述非线性光 学效应。我们还发现在一定的浓度范围内，中国茶的非线性系数 n2 变化不大。 我们还用不同的溶剂(如 乙醇, 水等 )及类似茶的物质( 中药液，叶绿素溶液等 )进 行了一系列实验，发现它们均具有很强的非线性效应，也是具有高非线性系数 的克尔介质。至今仍有一些学者在对这类材料进行研究。 自1989年我们的文章发表后，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(AMERICAN JOURNAL of PHYSICS 61 , 937)的一篇文章中报导：中国茶因其具有非线性系数高，可在HeNe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。
二、主要的非线性光学材料
•多波长光参量激光器 多波长光参量激光器
类别：发明奖 等级：一等 (初评通过、待终评) 授奖单位：中国科学院 授奖时间：1997年 暑名完成者及工作单位 许祖彦1, 吴柏昌2, 刘 翔1, 陈创天2, 邓道群1, 张东香1, 张秀兰1, 冯宝华1, 孔羽飞1, 林树杰2, 朱湘安1, 徐瑶1, 蔡妙全1, 陶世平1, 张雨东2 1.中科院物理所, 2.中科院福建物构所
二、主要的非线性光学材料
非线性光学材料的性能要求：
非线性光学系数(χijk、χ ijkl ...)要大； 能实现相位匹配（基频光与倍频光）； 透光波段要宽，透明度要高； 具有较高的抗光损伤阈值和光转换效率； 物化性能稳定，硬度大，不潮解，温度稳定性好。
KDP（磷酸二氢钾）晶体：
为人工生长的多功能性晶体（半个多世纪）， 具有较大的非线性光学系数和较高的抗激光损伤阈值， 从近红外到紫外波段都有很高的透过率， 可对1.06µ m激光实现二倍频、三倍频和四倍频。
三、非线性光学材料的改性
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] 传统的NLO材料如铌酸锂、钛酸钡、石英、硒化镉和磷酸氢钾极难 生长成单晶，其价格每克高达2000美元。能实现倍频的二级NLO材料由 于成本原因，其未来将为聚合物占有。三级NLO材料以三倍频、光学克 尔效应、光学双稳态、相位共轭、光折射等效应用于光学开关、计算、 动态数据存储、放大、光束导向和图象处理，但实用价值高的光学计算 距离商品化至少需要20年。在无机晶体当中铌酸锂站在商品化的前列。 其它大有希望的NLO材料有硼酸锂，磷酸钛钾(KTP)和β-硼酸钡。KTP 已用于使Nd:YAG倍频产生532nm的绿光，以商品的形式用于外科手术 中。处于研究阶段的有掺铈铌酸锶钡,二氧化硅铋和钛酸钡。GaAs也具 有NLO性能,但激活能低,很难制成有用的器件,故已把目光转向 GaAs/GaAlAs和HgTe/CdTe超晶格。
二、主要的非线性光学材料
内容简介： 内容简介： 多波长激光器是一种特殊激光光原，可同时输出不同波长的几种相干光，因 在光谱学、非线性光学、原子分子物理、医学研究、光通讯、污染检测及高精 密测量等科技领域有广泛应用而受到重视。自1973年首次实现Nd:YAG晶体双 波长激光器以来，如今多波长激光器已有十种，涉及气体、固体和液体多种类 型，但这些多波长激光器的综合性能有限：如输出波长少，功率低，调谐范围 不宽或使用不便等等。 本发明的多波长光参量激光器 是一种新型多波长激光源，其基本原理是发明 人的两个科学发现：(a)非线性晶体LBO(LiB3O5)的相位匹配折返现象；(b)此 现象存在的普遍性理论证明。主要内容是利用LBO晶体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，因此相应拓宽了多波长激光器的应用。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。
பைடு நூலகம்
ω1、ω2和ω3的三束光 耦合作用： →
当出现第四种频率ω4的极化波， 进而辐射出相同频率的光波现象称为四波混频； 当基频波ω1 = ω2 = ω3 = ω时，ω4 = 3ω , 此效应称为三倍频效应， 由Pi(3ω ) 辐射出的光波称为三次谐波。
（3）
非线性光学材料内（χijkl )
二、主要的非线性光学材料
KTP（磷酸钛氧钾）晶体：
20世纪70年代发现、80年代得到广泛应用， 具有非常大的非线性光学系数（约为KDP的5～20倍）； 在室温下能实现相位匹配，对温度和角度变化不敏感； 在0.35～4.5µ m波段内透光性能良好； 机械性能优良，化学性质稳定，不潮解，耐高温， 主要用于YAG激光器的腔内、腔外倍频， 以便获得高功率的绿色激光光源。
二、主要的非线性光学材料
近年来高速光通信、光信息处理等领域的飞速发展，对非线性光学 材料的研究起到了较大的推动作用。其中极化聚合物由于具有非线 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 等优点而倍受关注。然而一般情况下引入的生色团在聚合物薄膜中 任意排列分布，整个聚合物具有中心对称。为了在聚合物薄膜中产 生较强的二阶光学效应，就必须破坏这种中心对称性。高温电晕极 化是一种有效的方法[1]。 聚（氨酯—酰亚胺）（PUI）作为一种新型的二阶非线性光学材料， 兼具PU溶解性和成膜性好以及PI玻璃化转变温度较高，耐高温的优 点[2]。
二、主要的非线性光学材料
大功率全固化绿光激光器 冯宝华 吴星 何京良 王建明 肖莹 赵宗源 许祖彦 中国激光，Vol.23,No.9(1996) 摘要：最近，我们利用中国科学院物理所生长的Nd:YVO4，KTP晶体和福 建物构所生长的LBO晶体，采用角度相位匹 配的KTP腔内倍频和温度相位匹配的LBO腔内倍频，成功地研制了一台LD 泵浦的全固化大功率绿光激光器。
三、非线性光学材料的改性
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] ：
(1) 矿物氧化物和铁电单晶 这类材料都有良好的光学透过和机械坚硬
度．主要通过自然界中材料的筛选来满足不同实际需要．但是，这 类 材料往往难以批量生长出大单晶； (2)Ⅲ (2)Ⅲ—V族半导体材料 它们在“限制材料” (Confined-stuctures) 方面有很好的前景。 Ⅲ-V族半导体材料所谓的“带隙工程”技术是 通过调节材料的能隙，有效地改变电子的跃迁几率，从而控制材料 的非线性光学响应．然而，这类材料在实际应用中存在共振条件限 制，即激光运作波长通常在量子阱激子能级附近； (3)有机非线性光学材料 (3)有机非线性光学材料 在非线性光学材料探索的早期就有一系列有 机非线性光学材料发现，如m—硝基苯胺、香豆素、孔雀绿、尿素、 苦味酸等，有机晶体在合成和生长方面的特性使这类材料最有机会 成为可分子设计的光电功能材料．而且，有机材料在快速非线性光 学响应，大尺寸单晶生长、三次谐波产生等方面都极富吸引力。
二、主要的非线性光学材料
KTP内腔倍频和 开关的同时运转 内腔倍频和Q开关的同时运转 内腔倍频和 霍玉晶 陈飞 何淑芳 沈德忠 马笑衍 陆泳 摘要 详细分析了KTP晶体的电光特性，报告了用KTP作内腔调制的二 极管泵浦Nd:YVO4激光的Q开关运转情况。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，我们的试验中只使用一块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。 在这篇论文中，我们论证了这种比较新的、紧凑 的二极管纵向泵浦的短腔型内腔倍频调Q的Nd:YVO4激光器。