非线性光学晶体材料资料讲解

合集下载

非线性光学晶体材料的选材与设计研究

非线性光学晶体材料的选材与设计研究随着科技的不断发展，非线性光学晶体材料的应用也越来越广泛。

非线性光学晶体材料能够产生比线性光学材料更强大、更复杂的光学效应。

在激光技术、通信技术、光电子学、医学、生物学等领域都有着广泛的应用。

选材和设计是非线性光学晶体材料制备的重要环节，本文将对非线性光学晶体材料的选材和设计进行详细探讨。

一、非线性光学晶体材料的基本概念选材和设计之前需要先了解非线性光学晶体材料的基本概念。

非线性光学晶体是指在高强光作用下，产生非线性光学效应的晶体。

这种晶体材料有着类似于线性光学晶体的结构和非线性介电性质。

在高强光作用下，非线性光学晶体材料中的电子吸收和产生非线性的光学响应。

在实际应用中，非线性光学晶体材料分为三类：非线性光学晶体、非线性光学液晶和非线性光学有机材料。

非线性光学晶体具有峰值功率、时间延迟和非均匀性等性质。

非线性光学液晶具有快速响应、可控性、低电压驱动等性质。

非线性光学有机材料则具有低成本、透明度等性质。

二、非线性光学晶体材料的选材在选材时需要考虑的因素有很多，包括非线性系数、二阶非线性系数、三阶非线性系数、透明度、光强损失、光学吸收、激光损伤阈值、生长方法、晶体结构和热学稳定性等。

良好的非线性光学晶体材料需要满足这些要求。

1. 非线性系数非线性系数是材料优劣的关键指标之一。

非线性光学晶体材料的非线性系数越大，非线性光学效应就越显著。

因此，选材时需要优先考虑非线性系数。

BaB2O4、LiNbO3、KTA、LBO、BBO 等晶体都具有很高的非线性系数。

2. 二阶非线性系数二阶非线性系数是材料进行二次谐波发生的指标。

二阶非线性系数越大，二次谐波转化效率越高。

在实际应用中，二阶非线性系数的大小非常重要。

ZnGeP2、LBO、KTiOPO4、BBO等晶体的二阶非线性系数比较高。

3. 三阶非线性系数三阶非线性系数是材料进行三次谐波发生的指标。

在实际应用中，三阶非线性效应在超短光脉冲或者脉冲幅度调制中具有很大作用。

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。

KBBF非线性光学晶体及应用解析

七、KBBF晶体的工作性能
• 一般来说，倍频效率不仅与基波电场初始强度有关，而且与晶体长度有关，倍频效率随晶体长度的增大而增加并逐渐达到同一饱和限度；同一晶体长度，基波功率越高，倍频效率越高；基波功率愈大，高斯光束达到饱和效率所需晶体长度愈短；不同的基波功率均随着晶体长度的增加而或早或晚地达到同一饱和效率。 • 晶体长度并不是越长越好，还应该考虑损耗
七、KBBF晶体的工作性能
• 2）匹配相位角 • KBBF晶体 I类倍频基波的下限波长为 323 nm，直接倍频产生的谐波波长为161.5 nm，相位匹配角为87.330 25°，是目前直接倍频匹配波长最短的晶体，晶体可在200 nm以下的深紫外波段实现相位匹配
七、KBBF晶体的工作性能
六、KBBF晶体的制备
• 目前报道的使用水热法制备的最佳结果是福建物质结构所唐鼎元等人以KBF4，BeO和 B2O3为原料，在750℃ 恒温 48 h（固相反应），其产物经固态烧结（800℃）后得到籽晶。并使用籽晶在KF及H3BO3水溶液中经二区加热（生长区300-400℃，溶解区350420℃）生长20-100d得到较大晶体。通过这种方法得到了厚度超过10mm的晶体。
八、KBBF棱镜耦合装置
• 通过使用KBBF棱镜耦合装置解决了KBBF加工困难和Z方向厚度小的问题，同时通过装置的整体转动可以适应各种匹配角，或者通过调整石英的切割角度来调整基光入射角。
九、应用与展望
• 现使用KBBF晶体已经可获得瓦级200 nm 和 41 mW 177. 3 nm 的相干光,并获得了从 232. 5-170 nm 的 Ti 宝石激光的可调谐四倍频谐波光输出。这已可应用于大部分实际所需,如超高能量分辨率光电子能谱仪、深紫外激光光电子显微镜、 193 nm 光刻技术等。此外, 随着晶体生长技术的改进, 在得到更大更厚的晶体之后,KBBF 族晶体将可获得深紫外光谱区的更高功率输出和更广泛的应用。

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。

非线性光学晶体的制备及其应用

非线性光学晶体的制备及其应用随着科学技术的不断发展，非线性光学晶体的制备和应用已经成为光电领域的一个重要研究方向。

非线性光学晶体是一种能够将光信号转化为其它形式信号的材料，它具有很多独特的优点和应用价值。

一、非线性光学晶体的概述非线性光学晶体是一种具有非线性光学效应的晶体材料，它能够通过光信号的非线性响应实现光信号的转换和控制。

非线性光学现象是指在外界振幅作用下，光频率及光强度的变化关系与原光线性时不同的现象。

非线性光学晶体是用来实现这种非线性光学现象的光学材料。

非线性光学晶体的主要特点是在光场较强时才表现出非线性效应，而当光场较弱时则几乎为线性效应。

因此，在实际应用中通常需要一些条件来保证非线性光学晶体的工作状态。

非线性光学晶体的制备主要是通过晶体生长、掺杂、处理等技术来实现的。

二、非线性光学晶体的制备非线性光学晶体的制备过程主要包括晶体生长、晶体掺杂、晶体处理等步骤。

1. 晶体生长：晶体生长是制备非线性光学晶体最基本的过程。

它主要是通过化学反应、物理气相沉积、液相沉积等方法来实现。

晶体生长的目的是使材料达到最佳状态，同时控制晶体内部的结构和缺陷，从而提高晶体的光学性能。

2. 晶体掺杂：晶体掺杂是核心的工艺步骤之一，它主要是通过添置一些少量的杂质来改变晶体的光学性能。

晶体掺杂主要有两种形式：一种是通过在生长过程中添置杂质；另一种是通过离子注入、或化学分析等方法来进行。

3. 晶体处理：晶体处理是制备非线性光学晶体的最后一步，其主要目的是改变晶体的外观和光学性能。

晶体处理的方法包括热处理、电极化处理、激光照射等。

三、非线性光学晶体的应用随着科学技术的不断发展，非线性光学晶体已经在很多领域得到了广泛的应用，例如通信、激光、生命科学、光学交叉等等。

1. 通信：非线性光学晶体在光通信中有着很大的应用潜力，可用于光纤通信、光路复用、光纤放大器等领域。

2. 激光：非线性光学晶体在激光领域也有着广泛的应用，如激光寻标、激光打标、激光太赫兹等领域。

固体物理学基础晶体的非线性光学与光子晶体

固体物理学基础晶体的非线性光学与光子晶体在固体物理学的研究领域中，晶体的非线性光学与光子晶体是一个重要的研究课题。

本文将介绍晶体的非线性光学现象，并探讨光子晶体在光学中的应用。

一、晶体的非线性光学现象晶体是一种高度有序排列的原子、离子或分子的固体，拥有特殊的光学性质。

在晶体中，当光与晶体相互作用时，会产生非一致于线性光学性质的响应，这就是非线性光学现象。

1. 非线性光学效应非线性光学效应包括：- 非线性折射：当入射光强很强时，光线会发生折射角的变化；- 非线性吸收：当入射光强很强时，晶体会吸收部分光能；- 非线性色散：入射光的频率对折射率的变化不是线性关系；- 非线性光学压电效应：晶体中的离子在光场的作用下发生无规则的振动。

2. 非线性极化在非线性光学中，晶体的非线性极化效应是其中的重要机制之一。

根据光与晶格相互作用的形式，可以分为等离子体极化、电子极化和离子极化。

其中，等离子体极化主要在高频区起作用，电子极化和离子极化主要在低频区起作用。

3. 二次谐波发生器晶体的非线性光学现象常用于二次谐波发生器中。

二次谐波发生器利用非线性折射效应，将入射的单频光线转换为频率为二倍的谐波光线。

这一特性可以用于光学通信、激光器频率加倍和超快光学测量等领域。

二、光子晶体的应用光子晶体是一种周期性的介质结构，具有光禁带和光子带隙效应。

它可以控制光波的传播和操控，因此在光学中具有广泛的应用潜力。

1. 光子晶体的基本结构光子晶体的基本结构是由周期性排列的介质单元组成。

介质单元的尺寸和组成决定了光子晶体的光学性质。

光子晶体可以用于制造光学滤波器、反射镜和光波导等光学元件。

2. 光子晶体的光子带隙光子带隙是光子晶体的特殊性质之一，它可以阻止特定频率范围内的光波传播。

这种特性使光子晶体在光学通信、光学传感和光学计算等领域有着广泛的应用前景。

3. 光子晶体的光子引导由于光子晶体的周期性结构，它可以用作光子波导，实现光波的引导和控制。

非线性光学晶体

非线性光学晶体非线性光学晶体对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体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。

非线性光学晶体是一种功能材料，其中的倍频（或称“变频”）晶体可用来对激光波长进行变频，从而扩展激光器的可调谐范围，在激光技术领域具有重要应用价值。

1 介绍具有非线性光学效应的晶体。

广义指在强光或外场作用下能产生非线性光学效应的晶体。

通常将强光作用下产生的称为非线性光学晶体; 外场作用下产生的称电光、磁光、声光晶体。

此外，还有含共轭体系的有机分子组成的晶体或聚合物。

广泛应用的有KH2PO4(KDP)、NH4H2PO4(ADP)、CsH2A5O4(CDA)；KTiOPO4、KNbO3、NiNbO3、 Ba2NaNb5O15；BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)、NaNO2；GaAs、InSb、InAs、 ZnS等。

按状态分为块状、薄膜、纤维、液晶。

利用二阶非线性效应产生的倍频、混频、参量振荡及光参量放大等变频技术，可拓宽激光的波长范围，已应用于核聚变、医疗、水下摄影、光通信、光测距等方面。

2 三硼酸锂晶体简称LBO晶体。

分子式为 LiB3O5，属正交晶系，空间群为Pna2 的一种非线性光学材料。

福建物质结构研究所首次发现。

密度2.48g/cm，莫氏硬度6，具有较宽的透光范围（0.16～2.6μm），较大的非线性光学系数，高的光损伤阈值（约为KTP的 4.1倍，KDP 的1.83倍，BBO的2.15 倍）及良好的化学稳定性及抗潮解性。

可用于1.06μm激光的二倍频和三倍频，并可实现Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配。

用功率密度为350MW/cm的锁模Nd ：YAG激光，样品通光长度为11mm （表面未镀膜），可获得倍频转换效率高达60%。

LBO晶体可制作激光倍频器和光参量振荡器。

用高温溶液法可生长出光学质量的单晶。

3 三硼酸锂铯晶体CLBO晶体的基本结构与三硼酸铮和三硼酸铯相同，其阴离子基因中平面基团和四面体基团的结合是其大的非线性效应来源。

非线性光学晶体的制备及光学性质研究

非线性光学晶体的制备及光学性质研究随着现代科学技术的不断发展，人们对光学材料的要求也变得越来越高，而非线性光学晶体作为一种具有优良光学性质的材料，一直备受关注。

一、非线性光学晶体的定义及其应用非线性光学晶体是指当它受到光的激发时，其光学性质会发生非线性变化的一种材料。

相比于线性光学晶体而言，非线性光学晶体拥有更加丰富的光学性质，在高能激光脉冲、光电子技术、光通信、激光医疗等领域有广泛应用。

二、非线性光学晶体的制备非线性光学晶体的制备方法多种多样，常用的有化学合成法、物理气相沉积法、溶液法、自组装法等。

其中，化学合成法和物理气相沉积法应用较为广泛。

1、化学合成法化学合成法是利用化学反应在溶液或者固体中合成非线性光学晶体。

常用的合成方法有溶胶-凝胶法、水热合成法等。

这些方法制备非线性光学晶体具有简单、低成本、高纯度和制备出的晶体形状可控等优点，但同时由于制备过程中可能产生副产物，对晶体光学性质可能造成负面影响。

2、物理气相沉积法物理气相沉积法是利用高温高压的条件下，将激发源热蒸发或者等离子体腐蚀的材料蒸发到基底上形成晶体。

该方法的优点是制备出的非线性光学晶体的质量较高，且对制备的晶体形状掌握度比较高，但同时也存在设备成本高、制备过程繁琐的问题。

三、非线性光学晶体的光学性质研究非线性光学晶体的光学性质研究是了解其应用价值的关键，常用的研究手段有非线性光学效应测验、光谱分析等。

1、非线性光学效应测验非线性光学效应是非线性光学晶体的重要性质之一，通过测量非线性光学效应，可以了解非线性光学晶体的光学性能。

常用的非线性光学效应测验方法有倍频、和频、差频效应测验等。

2、光谱分析非线性光学晶体的光谱分析也是了解光学性质的重要手段之一。

基于不同的测量方法，常用的光谱分析仪器有离子色谱、示波光谱仪、自然光算法等。

总之，非线性光学晶体在人们日常生活中已经不可或缺，其制备和研究都是当代科学技术的重要方面。

随着人类科学技术的不断发展，相信非线性光学晶体的未来一定会更加广阔。

非线性光学晶体材料优秀课件.pptx

红外非线性光学晶体分类：
➢ 由四面体基团构成的二元或三元化合物
➢ 由MX3三角锥形基团构成的化合物 ➢ 单质
深紫外非线性光学晶体
➢ KBBF晶体 ➢ SBBO族晶体
非线性光学晶体材料优秀课件
非线性光学晶体的应用
扩展激光的波长覆盖范围为了提高谐波转换效率经常采用的三种方法：
➢ 外共振腔技术 ➢ 内共振腔技术 ➢ 准相位匹配技术
非线性光学晶体材料分子设计方法
非线性光学晶体材料优秀课件
几种重要的非线性光学晶体
LBO族晶体
➢ LBO晶体 ➢ CBO晶体 ➢ CLBO晶体
KTP晶体 BBO晶体 KDP族晶体
➢ KDP晶体 ➢ DKDP晶体
铌酸盐晶体
➢ KNbO3晶体 ➢ LiNbO3晶体 ➢ MgO：LiNbO3晶体
频系数的几何叠加。对于每种化学键，他们共引入两个微观倍频系数参量，即β //和β ⊥，分别代表平行于每个键的微观倍频系数参量和垂直于每个键的微观倍频系数参量。键电荷模型
晶体的线性和非线性极化率主要是由于A-B两个原子中键电荷g在外光频电场作用下，作非中心对称运动的结果。分子轨道法
非线性光学晶体材料优秀课件
引言
晶体非线性光学技术是一项很广泛的应用技术。它包括激光的变频技术、调制技术、记忆、存储技术、光折变技术等
非线性光学晶体材料优秀课件
非线性光学谐波器件的设计原理
晶体的倍频效应
按相位匹配模式可分为： ➢ 共线相位匹配
① 倍频转换 ② 和频转换
➢ 非共线相位匹配
有效倍频系数: 只能进行数值计算通光方向的长度其他特征量：相位匹配参量Δk，允许角宽度ΔθPM
准相位匹配谐波器件

非线性光学晶体的性能研究

非线性光学晶体的性能研究第一章引言非线性光学晶体是一种材料，在光学领域有着非常广泛的应用。

非线性光学晶体能够将光的能量转化为其他形式的能量，例如声波、电磁波等。

这些转化过程通常会产生光的倍频、合频、混频等非线性效应。

这些效应具有重要的理论意义和实际应用价值，如频率转换激光器、光学调制器、光学计算机等。

本文将研究非线性光学晶体的性能，重点分析其非线性光学特性及其在激光领域的应用。

第二章非线性光学晶体的基础理论2.1 非线性光学效应非线性光学效应是指光与物质相互作用时，体系的响应与光的强度不是线性关系。

在低强度光下，主要表现为线性效应，而在高强度光下，出现非线性效应。

其中，非线性光学效应包括光学整流、二次谐波产生、和三次谐波产生等。

2.2 非线性光学晶体的作用机理非线性光学晶体的作用机理是其特殊的结构和光学性质造成的。

晶体中的非线性极化率是晶体非线性光学性质的关键参数，它与晶体的晶体结构、晶胞对称性、原子价电子结构和非均匀电场等因素相关。

这些因素的变化对晶体非线性极化率的数值和方向都有影响，进而影响非线性光学特性。

第三章非线性光学晶体的光学性质3.1 非线性光学系数非线性光学系数是衡量非线性光学晶体光学性质的参数之一，它是指在外加电场的作用下，晶体吸收、散射或产生二次谐波或三次谐波的能力。

不同的非线性光学晶体具有不同的非线性光学系数，因此需要结合具体的应用需求来选择适当的非线性光学晶体。

3.2 线宽线宽是指非线性光学晶体在发生光学效应时，其对光谱的宽度影响程度。

线宽值越小，说明晶体具有更好的光学性质。

线宽由非线性光学晶体的各种物理特性所决定，因此不同的非线性光学晶体具有不同的线宽。

第四章非线性光学晶体在激光领域的应用4.1 频率转换激光器频率转换激光器是一种将激光的波长转换为其他波长的光学元件。

其主要原理是利用非线性光学晶体中的二次谐波产生效应，将激光的波长转换为其二倍频的波长。

此外，还可以通过三倍频、四倍频等方式实现频率转换。

ags非线性光学晶体

ags非线性光学晶体
非线性光学晶体是光学技术中一种新型非线性材料，它能将输入的线性光信号放大或者减弱，产生新的非线性现象，如：
1、二次拉曼散射：通过将八方向联合的特殊非线性物质紧密安装在一起，当
一定强度的光穿过这些物质时，就会发生光拉曼散射，产生强烈的拉曼散射信号。

2、自发连续激光：当一定强度的光穿过物质时，非线性物质会把光能量放大，从而使得发出的光具有自发连续的激光信号。

3、非线性振荡：由非线性晶体输入的光信号，将会按照某种非线性振荡的效应，在特定频段产生一定的光振荡信号。

4、谐波发生：当具有特殊的非线性物质的入射光，穿过它们时，将会在视觉
上可见的谐波随后发出，从而增强视觉效果。

5、光调制：当激光束被放置在特定形状的非线性晶体上时，非线性晶体就会
把这一束光进行形状调整、强度调节，增强其光信号的完整性。

非线性光学晶体的发展，为光子技术的应用研究提供了更好的可能性，它具有不可缺少的重要性，为未来无线传播、通信、复杂光操作和傅里叶光谱技术等发挥着重要作用。

lbo非线性光学晶体

lbo非线性光学晶体
LBO（Lithium Triborate，锂酸铋）是一种常用的无铅非线性光学晶体材料，它具有良好的非线性光学性质，可以用来制作光学元件，并且受到广泛的应用。

1.LBO晶体的特点
a)具有高非线性效应：LBO晶体具有很高的非线性效应，可用于高性能的非线性光学元件，如激光脉冲束覆盖（PPR），多光束混合等。

b)极大地减少能量损耗：LBO晶体的非线性效应可以有效地减少能量损耗，这使得它具有更低的损耗。

c)热耦合小：LBO晶体的热耦合度特别小，更加稳定，而且受到外界条件影响小，更为稳定可靠。

d)抗击变性强：LBO晶体具有很高的抗击变性，使用它制造的光学元件可以长期稳定工作，可用寿命很长。

2.LBO非线性光学晶体的应用
a)激光处理和处理：LBO晶体可以用来制作激光处理和处理元件，用
于激光切割、焊接和一些精密加工工艺。

b)高速摄影扫描应用：LBO晶体具有高速摄影扫描的特点，可以被用于工业摄影扫描机，让高速摄影扫描获得更高的分辨率和更高的精度。

c)相干处理应用：因为LBO晶体具有优良的压制能力，它可以用来制作高精度的全相干成像装置，实现高分辨率的成像，也可用来在医学领域高效地检测小细胞和微细胞结构。

d)三次响应应用：LBO晶体可以用来制作拥有三次响应特性的光学元件，例如中空光管、高通门和高效率双稳抗扰。

e)高能化学应用：LBO晶体可以用于高能化学试剂反应，如超声波、热膨胀和多面张力等，可以用来控制物质的成分和形态。

以上就是关于LBO非线性光学晶体的特点及其应用的介绍，它的优点在于有着优异的非线性光学性质，能提高成像质量，是高精度光学成像过程中不可或缺的一环。

非线性光学晶体

1、〔1〕查阅资料综述主要非线性光学晶体种类、性能特征、液相生长技术及其制；〔2〕试以倍频/混频非线性光学效应原理分析光参量振荡器工作原理。

非线性光学晶体的种类：KDP晶体: 中文名称磷酸二氢钾晶体英文名称potassium dihydrogen phosphate crystal，KDP化学式为KH2PO4的非线性光学晶体，属四方晶系。

非线性系数d3630.63×10012m/V，对0.69430m激光倍频相位匹配角θmm50.451°。

磷酸二氢钾(KDP)晶体是一种最早受到人们重视的功能晶体，人工生长KDP 晶体已有半个多世纪的历史，是经久不衰的水溶性晶体之一。

KDP晶体的透光波段为178nm～1.45um，是负光性单轴晶，其非线性光学系数d36〔1.064um〕=0.39pm/V，常常作为标准来比较其他晶体非线性效应的大小，可以实现Ⅰ类和Ⅱ类位相匹配，并且可以通过温度调谐来实现非临界位相匹配(包括四倍频和和频)。

属于四方晶系，点群D4h，无色透明。

该晶体具有多功能性质。

上世纪50年代，KDP作为性能优良的压电晶体材料，主要被应用于制造声纳和民用压电换能器。

60年代，随着激光技术出现，由于KDP晶体具有较大的非线性光学系数和较高的激光损伤阈值，而且晶体从近红外到紫外波段都有很高的透过率，可对1.064μm激光实现二倍频，同时KDP晶体又是一种性能优良的电光晶体材料。

使得该晶体在高功率激光系统受控热核反应、核爆模拟等重大技术上更显现出它的应用前景，因此，对特大尺寸的KDP优质光学晶体的研究，在国内外一直受到研究者的极大关注。

性能特征：1. 晶体溶解度：从溶液中生长单晶体，很重要的一个参数是了解物质的溶解度。

根据溶解度与温度的关系绘制得到物质的溶解度曲线，它是选择晶体生长方法和生长温度区间的重要依据。

2.晶体结晶习性：取少量纯固体磷酸二氢钾将其配制成未饱和溶液〔以溶解度曲线为依据〕，自然蒸发数日后逐渐到达饱和，此时溶液形成少量晶核，在结晶驱动力作用下，逐渐形成外形完整的KDP小籽晶。

硼酸盐非线性光学晶体材料原理介绍

陈创天院士等人根据阴离子集团理论计算了B-O集团的倍频系数大小。结果显示：平面的 BO3基团有较大的微观倍频系数，而四面体的 BO4基团的微观倍频系数相对小得多。硼氧阴离子基团微观倍频系数大小的排列为：
根据BBO和LBO的研究发现： B3O6因为具有悬挂键而使得晶体的带隙较小，紫外截止边
较大，不是实现深紫外倍频输出。 B3O7 基团通过互相连接消除了悬挂键，提高了带隙降低了紫外截止边，但其双折射太小使得相位匹配范围太小，不能包括深紫外区域，因而也不能实现深紫外倍频输出。上世纪90年代初，陈创天课题组开始将BO3基团作为探索下一代紫外非线性光学晶体的基本结构单元。当BO3基团三个终端氧原子(dangling bond)与其它原子相连后，消除了终端氧的悬挂键时，能量带隙可增大到 8.27 eV，吸收边将紫移至150nm左右；同时，虽然单个 BO3基团的微观倍频系数小于 B3O6 基团和 B3O7基团，但 BO3基团所占的空间体积小，因此只要晶格中单位体积内BO3基团的数量比B3O6基团和B3O7基团的数量多，该类化合物仍可产生较大的宏观倍频系数。在这一思想的指导下，陈创天课题组发现了
3. 光学透过范围宽，在工作波段有较高的透明度。目前探索新晶体的重点是用于紫外，特别是深紫外区（λ<200 nm）以及中红外区（λ<15~10 μm）的可实用化的非线性光学晶体。对于这类非线性光学晶体，我们要求它们有宽的透光范围。例如对能用于深紫外倍频的非线性光学晶体，一般要求其在紫外区的透光范围达到λ≈150nm 附近；而对于在中红外区使用的非线性光学晶体，则要求其在红外区的截止波长达到λ =15 ~ 20 μm。相位匹配区间：能够实现Ⅰ类相位匹配的波长范围。
近些年来，为改善KBBF晶体的各种缺点，中国科学家又进行了一系列的研究。改善KBBF晶体层状结晶习性 RbBe2BO3F2 ( 简称 RBBF) ，利用原子半径更大的 Rb 代替 KBe2BO3F2 中的 K ，从而使得 RbBe2BO3F2晶体的层间距减小，改善了KBBF晶体的层状生长问题。 NH4Be2BO3F2（简称ABBF）晶体具有相似的原理，因为NH(4+)与F之间的氢键比K-F离子键强很多，因而NH(4+)离子团较K+离子对层与层之间有更强的结合力, ABBF较KBBF很可能会拥有更好的层状生长性能。

非线性光学晶体材料-PPT文档资料21页

cos[2(2t

k2 z)]
0 (2)1020 cos[(1 2 )t (k1 k2 )z] 0 (2)1020 cos[(1 2 )t (k1 k2 )z]
例: 和频
极化波
电磁波
频率传输常数
3 1 2
k1

k2

n(1 )
(3)紫外波段的频率转换晶体偏硼酸钡(BBO)晶体: 倍频系数大, 倍频阈值功率高, 能在较宽的波段内实现相位匹配, 激光损伤阈值高, 物理化学性能稳定. 三硼酸锂(LBO)晶体: 透光波段宽, 非线性光学系数大, 激光损伤阈值最高的非线性光学晶体材料. LAP晶体: 非线性光学系数大, 紫外三倍频和四倍频转换效率高, 可制多频率转换器.
晶体非线性光学效应结构与性能相互关系的研究方法
键参数法：
晶体的宏观倍频系数是晶体中每种化学键所产生的微观倍频系数的几何叠加。对于每种化学键，他们共引入两个微观倍频系数参量，即β //和β ⊥，分别代表平行于每个键的微观倍频系数参量和垂直于每个键的微观倍频系数参量。
键电荷模型
晶体的线性和非线性极化率主要是由于A-B两个原子中键电荷g在外光频电场作用下，作非中心对称运动的结果。
第七章非线性光学晶体材料
7.2 晶体的非线性光学基础
一、非线性光学现象
线性光学
光与介质相互作用，入射光的电场强度比介质中原子
内的场强小得多。

P 0E E
非线性光学
强光入射介质时
P E E 2 E3
倍频和混频
当激光与非线性介质作用，入射光通过介质后，其输出频率较入射频率有所变化，会出现倍频光、和频光与差频光。

非线性光子晶体

非线性光子晶体非线性光子晶体是由若干类似的量子晶格组成的光子学材料，其中的晶体构件具有特别的非线性特性，这使得它们在处理光信号方面具有独特的作用。

它们具有低损耗、高效率、低功耗、可编程和可靠性等特点，使其成为探索光学现象和应用的有力工具。

非线性光子晶体的结构非线性光子晶体的晶体结构是由一系列的量子晶格组成的，这些量子晶格具有特定的光子学性质。

它们具有可以调整光子非线性功能的可编程结构，以及针对某些特定问题的晶体结构耦合方法，使其有能力实现非线性光子过程。

非线性光子晶体的特性由于非线性光子晶体具有低损耗、高效率、低功耗和可编程等特点，它们在应用上具有广泛的用途和实用性。

一方面，非线性光子晶体可以用来增强光信号的强度，这可以极大地推动光纤通信的发展。

它可以将光纤通信的信号传输距离和传输速率大大提高，从而极大地提高通信的效率和灵活性。

此外，非线性光子晶体也可以用来实现光信号的调制、放大和压缩，从而使光纤通信的信息传输更加安全。

此外，非线性光子晶体还可以用来实现量子信息传输，从而打开量子计算、量子通信等新领域。

非线性光子晶体的应用非线性光子晶体具有许多独特的特性，它们可以用来实现许多前所未有的应用。

一方面，非线性光子晶体可以用来实现光纤通信的传输，增强信号的强度，并可以实现放大和压缩，提高信息的传输效率和安全性。

此外，非线性光子晶体还可以用来实现光调制器，实现超快速数据传输，同时还可以用来实现光纤激光器，用于更安全、灵活、高效的传输。

此外，还可以用来实现量子计算和量子通信等新兴领域。

总结非线性光子晶体是一种独特的光子学材料，它的低损耗、高效率、低功耗、可编程、可靠性等特性，使其在光信号处理及应用方面具有实用性。

它可以用来实现光纤通信的传输、增强信号的强度、实现超快速光调制器数据传输、实现光纤激光器用于更安全、灵活、高效的传输，以及实现量子通信和量子计算等新兴领域，从而为社会发展作出了重大贡献。

bbo非线性光学晶体

bbo非线性光学晶体
我们可以将非线性光学晶体简单地定义为：一种能够吸收几个不同强度的光束，并将其转换成另一种输出光，而该品类的最典型产品就是BBO（Barium Bortium Oxide）非线性光学晶体。

BBO非线性光学晶体是当今制造最广泛的非线性光学材料，它拥有卓越的光学特性，具有多种形式的应用。

由于它具有良好的折射率，良好的振荡响应和极大的非线性因子，BBO晶体在光学元件的制造中受到普遍的认可，特别用于制造各种非线性光束调制器。

BBO非线性光学晶体具有高光学平整性，具有宽的与环
境有关的光谱范围，这样它可以吸收多种不同强度的输入辐射，并产生用于应用的多种不同输出辐射。

它们还具有多种品种，可以满足不同的光学要求，包括切换、聚焦、隔离、放大和振荡。

此外，BBO非线性光学晶体还可以用于制造各种光学元件，特别是用于激光技术、通信和光学显示技术等。

它甚至可以用于高功率激光加工高精度工件，如复杂的微
型部件和小型几何结构体。

最后，BBO非线性光学晶体也可用于照相机或摄像机中，用于应对不同的环境。

例如，它可以用于调整或加强某个特定波段的照明，例如蓝色、紫外线或红外线，从而实现更高的图像质量或更强的颜色准确性。

总之，BBO非线性光学晶体是众多光学应用不可或缺的一部分，它的优点包括高度的光学纯度、高的品质系数及多种不同的表面结构和形状。

它们通常可以耐受高温和湿度，也可耐受低温和非常重要的，大多数质量高的BBO晶体材料具有半导体结构，可以提供坚实的性能，
并具有良好的耐久性。