非线性光学晶体的介绍

1. 非线性光学晶体的介绍

非线性光学晶体是对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体。

2. 非线性光学晶体是什么？

非线性光学晶体是一种可以对激光束进行调制、调幅、调偏、调相的重要的光学晶体材料，是激光器中的一种重要材料。随着激光技术在工业、农业、军事、医学等领域中得到广泛应用，研制新型非线性光学晶体也成为国际光电子科技领域、新材料科技领域的前沿和热门课题。


20世纪60年代，美国贝尔实验室发现了铌酸锂晶体（LiNbO33），但由于该晶体具有严重的光感应折射变化，因此始终无法在较高功率激光器上作为倍频器件。70年代，美国杜邦公司中央实验室首次发现KTP晶体，但直到80年代才获得有工业应用价值的大尺寸KTP晶体。


自80年代以来，我国在非线性光学晶体材料的研制方面取得了长足进展。机电部209所首次研制出掺5％克分子的Mg：LiN-bO3晶体，使LiNbO3晶体的抗光损伤阈值提高到>10MW／cm2。该生长工艺当时被美国广泛采用。1989年该所成功研制出掺7％克分子的MgO：LiNbO3和rri：MgO：LiNbO3两种单晶，在保持高光学均匀性的同时，使晶体的抗光损伤阈值达到60MW／cm2。该晶体作为Nb：YAG激光腔内倍频晶体，其输出效率达61％，为同类晶体的国际最高水平。


中国科学院福建物质结构研究所经过多年的实验研究，于1984年正式宣布发现BBO晶体。该晶体的倍频系数是KDP晶体的4倍，相匹配范围可达到2．6μ～400nm（基波），紫外区的最短输出波长为189nm，从而满足了科学家们对400～20nm紫外区相干辐射的多方面的需要。因此，当时被国际激光科技界推崇为在光电子技术领域内可与大功率半导体激光器相提并论的最有意义的进展之一。随后，该所又推出一种更新的非线性光学晶体——LBO。这种晶体的出现解决了KIP、MgO：LiNbO3晶体不能用于强激光（>100MW／cm2）倍频的困难，并克服了BBO晶体的某些缺点，成为又一个有重要实用价值的新晶体。


在此基础上，中国科学院福建物质结构研究所于1989年，采用“晶体非线性光学效应离子基团理论”，系统地计算和研究了硼酸盐体系的基因结构和微观倍频效应、晶体紫外区吸收边的相互关系。在此理论研究的基础上通过化学合成、物化分析、晶体生长和系统的光学、电学测试，终于发明了一种具有很大实用价值的新型非线性光学晶体材料——三硼酸锂（LiB3O3）。该晶体在近红外、可见光和紫外波段高功率脉冲激光及高平均功率激光的倍频、和频、参量振荡和放大器件，腔内倍频器件等方面有广泛的用途。美国《激光和电光》杂志将这项发明评为1989年度国际十大高技术产品之一，井已在国内外一些实验室及激光工业界广泛使用。


新型非线性光学晶体三硼酸锂的研究成功，进一步促进了国内外研究硼酸盐非线性光学晶体材料与激光器件的深人发展。

3. 非线性光学的光学晶体

光通信和集成光学使用的非线性光学晶体，包括准相位匹配（QPM）多畴结构晶体材料与元器件；激光电视红、绿、蓝三基色光源使用的非线性光学晶体；应用于下一代光盘蓝光光源的半导体倍频晶体（如KN和某些可能的QPM产品）；新型红外、紫外、深紫外非线性晶体的研发和生产。

4. 非线性光学晶体的具体功能

非线性光学晶体是一种可以对激光束进行调制、调幅、调偏、调相的重要的光学晶体材料，是激光器中的一种重要材料。随着激光技术在工业、农业、军事、医学等领域中得到广泛应用，研制新型非线性光学晶体也成为国际光电子科技领域、新材料科技领域的前沿和热门课题。


20世纪60年代，美国贝尔实验室发现了铌酸锂晶体（LiNbO33），但由于该晶体具有严重的光感应折射变化，因此始终无法在较高功率激光器上作为倍频器件。70年代，美国杜邦公司中央实验室首次发现KTP晶体，但直到80年代才获得有工业应用价值的大尺寸KTP晶体。


自80年代以来，我国在非线性光学晶体材料的研制方面取得了长足进展。机电部209所首次研制出掺5％克分子的Mg：LiN-bO3晶体，使LiNbO3晶体的抗光损伤阈值提高到>10MW／cm2。该生长工艺当时被美国广泛采用。1989年该所成功研制出掺7％克分子的MgO：LiNbO3和rri：MgO：LiNbO3两种单晶，在保持高光学均匀性的同时，使晶体的抗光损伤阈值达到60MW／cm2。该晶体作为Nb：YAG激光腔内倍频晶体，其输出效率达61％，为同类晶体的国际最高水平。


中国科学院福建物质结构研究所经过多年的实验研究，于1984年正式宣布发现BBO晶体。该晶体的倍频系数是KDP晶体的4倍，相匹配范围可达到2．6μ～400nm（基波），紫外区的最短输出波长为189nm，从而满足了科学家们对400～20nm紫外区相干辐射的多方面的需要。因此，当时被国际激光科技界推崇为在光电子技术领域内可与大功率半导体激光器相提并论的最有意义的进展之一。随后，该所又推出一种更新的非线性光学晶体——LBO。这种晶体的出现解决了KIP、MgO：LiNbO3晶体不能用于强激光（>100MW／cm2）倍频的困难，并克服了BBO晶体的某些缺点，成为又一个有重要实用价值的新晶体。


在此基础上，中国科学院福建物质结构研究所于1989年，采用“晶体非线性光学效应离子基团理论”，系统地计算和研究了硼酸盐体系的基因结构和微观倍频效应、晶体紫外区吸收边的相互关系。在此理论研究的基础上通过化学合成、物化分析、晶体生长和系统的光学、电学测试，终于发明了一种具有很大实用价值的新型非线性光学晶体材料——三硼酸锂（LiB3O3）。该晶体在近红外、可见光和紫外波段高功率脉冲激光及高平均功率激光的倍频、和频、参量振荡和放大器件，腔内倍频器件等方面有广泛的用途。美国《激光和电光》杂志将这项发明评为1989年度国际十大高技术产品之一，井已在国内外一些实验室及激光工业界广泛使用。


新型非线性光学晶体三硼酸锂的研究成功，进一步促进了国内外研究硼酸盐非线性光学晶体材料与激光器件的深人发展。

5. 非线性光学晶体的分类方法

非线性光学效应大体包含三类，倍频、混频、高次谐波发生和光的参量振荡与放大等；受激散射现象如受激喇曼散射和受激布里渊散射；多光子吸收、光致电离、光损伤等。

6. 非线性光学晶体的基本定义

 对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体。

7. 非线性光学晶体是如何被发现的？

在20世纪60年代末，陈创天用来计算的只有手摇计算机，夜深人静时，为了降低那台手摇计算机发出的声音，他给手摇计算机垫上棉垫，并把门窗关紧，以便不影响他人休息。夜以继日孜孜不倦的探索，陈创天和他的研究组及合作者一起，相继发现了一系列举世瞩目的非线性光学晶体。

8. 非晶体的光学性质

A：晶体分为单晶体和多晶体：其中单晶体具有各向异性，多晶体是由许多杂乱无章的排列着的小晶体组成的，多晶体和非晶体一样具有各向同性，故A错误；
  B：非晶体具有各向同性，故B正确；
  C：无论是单晶体还是多晶体晶体内部的分子按一定的规律排布即具有一定的规律性，空间上的周期性，故C正确；
  DE、物质是晶体还是非晶体，不是绝对的，在一定条件下可以相互转化，故D错误E正确；
  故选：BCE．