非线性光学材料.pptx

1 非线性光学材料 简介 非线性光学，又称强光光学，是现代光学的一个分支，研究介质在强相干光作用下产生的非线性现象及其应用。在强光作用下物质的响应与场强呈现非线性关系，与场强有关的光学效应称为非线性光学效应。 非线性光学材料就是那些光学性质依赖于入射光强度的材料，主要因为这些性质只有在激光这样的强相干光作用下才表现出来。 第2页/共18页 简介 利用非线性光学晶体的倍频、和频、差频、光参量放大和多光子吸收等非线性过程可以得到频率与入射光频率不同的激光，从而达到光频率变换的目的。 　　这类晶体广泛应用于激光频率转换、四波混频、光束转向、图象放大、光信息处理、光存储、光纤通讯、水下通讯、激光对抗及核聚变等研究领域。 　　我国在非线性光学晶体研制方面成绩卓著，某些晶体处于世界领先地位。 第3页/共18页 第4页/共18页 非线性光学光波导材料 第5页/共18页 非线性晶体光通行材料 第6页/共18页 选材依据 ①有较大的非线性极化率。 ②有合适的透明程度及足够的光学均匀性。 ③能以一定方式实现位相匹配。 ④材料的损伤阈值较高，能承受较大的激光功率或能量。 ⑤有合适的响应时间，分别对脉宽不同的脉冲激光或连续激光作出足够响应。 第7页/共18页 分类 二阶非线性光学材料 ：大多数是不具有中心对称性的晶体。常用于光学倍频、混频和光学参量振荡等效应的晶体材料有两大类。 三阶非线性光学材料：指那些在强激光作用下产生三阶非线性极化响应，具有强的光波间非线性耦合的材料。范围很广，由于不受是否具有中心对称这一条件的限制，这些材料可以是气体、原子蒸气、液体、液晶、等离子体以及各类晶体、光学玻璃等 第8页/共18页 常见三阶非线性材料 ①各种惰性气体。 ②碱金属和碱土金属的原子蒸气 。 ③各种有机液体及溶液。 ④在液晶相及各向同性相中的各种液晶。 ⑤某些半导体晶体。 第9页/共18页 三阶非线性材料特征参数 ①三阶非线性系数。X(3) ②响应时间 。 ③光损伤阀值。 第10页/共18页 三阶非线性材料分类 按性质分为： ①气体材料。 ②液体材料 。 ③玻璃材料。 ④半导体材料。 ⑤有机聚合物材料。 第11页/共18页 有机和聚合物非线性光学材料 有机和聚合物作为非线性光学材料具有许多无机材料无法比拟的优点： ①有机和聚合物非线性光学系数要比已经得到使 用的无机晶体高一至两个量级。 ②响应时间短。 ③有机化合物的光学损伤阀值较高。 ④可根据非线性效应的要求来进行分子设计。 ⑤具有优异的可加工型，易于成材，而且可以晶 体、薄膜、块材、纤维等多种形式来利用等等。 第12页/共18页 有机二阶非线性光学晶体 ①尿素及其衍生物。 ②甲酸盐类 。 ③苯基衍生物。 主要缺点：熔点较低、机械性能差、热稳定性以及抗潮解性不好、生长高质量大尺寸单晶困难等。 第13页/共18页 有机三阶非线性光学材料 ①有机染料类。 ②共轭有机聚合物 。 ③有机金属类。 ④电荷转移复合体系。 ⑤富勒烯分子簇。 第14页/共18页 三阶非线性材料前景 三阶非线性光学材料是处于开发研究中的材料，分子工程和分子设计为人们提供了优化有机和生物分子材料性能良好手段，探索高非线性极化率，超快响应、低损耗的三阶非线性光学材料的工作正在展开，有机聚合物和半导体材料已能做到灵敏和快速响应，是较有使用前景的三阶非线性光学材料。 三阶非线性光学材料预期主要应用于全光型光信息处理器件、光学双稳器件、光互连器件等。 第15页/共18页 非线性光学材料展望 非线性光学材料是未来光电子技术的重要素材， 这几年发展很快， 这门新学科需要融汇光学、化学、物理学、材料学、结晶、计算机等多学科知识，目前成熟的理论还没有完全建立，研究还处于化合物筛选阶段分子结构与宏观倍频效应的关系以及许多结晶方面的问题有待于解决。但短短几年的成就是可喜的，它预示着不久的将来具有高倍频的非线性光学材料终将投入应用。 第16页/共18页 Thank You！ 第17页/共18页 感谢您的观看！ 第18页/共18页