非線性光學晶體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
非線性光學晶體是重要的光電信息功能材料之一,是光電子技術特別是激光技術的重要物質(zhì)基礎,其發(fā)展程度與激光技術的發(fā)展密切相關。
三、發(fā)展趨勢 1)紫外向更短波段的發(fā)展 發(fā)展全固態(tài)深紫外(200nm)相干光源,是目前國際光電子領域最前沿的研究項目之一,這是因為紫外激光在許多高技術領域有著十分重要的應用,如新一代的集成電路光刻技術需要全固態(tài)的紫外相干光源;光電子能譜、光譜技術中,迫切需要可調(diào)諧的全固態(tài)深紫外相干光源,這對于推動深紫外光譜、能譜儀的發(fā)展將起到關鍵性的作用,并將開辟一個新的物質(zhì)科學研究領域;深紫外相干光源還將極大地推動激光精密機械加工業(yè)的發(fā)展。由于目前還沒有直接輸出深紫外波長的激光晶體問世,解決固態(tài)深紫外激光光源的關鍵問題集中在紫外波段的NLO變頻晶體的研制和應用開發(fā),其帶動相關工業(yè)發(fā)展和技術進步的前景是十分誘人的。 2)現(xiàn)有非線性光學晶體性能的改進以及新晶體的開發(fā) 一個最典型的例子是化學計量比的LiNbO3(簡稱SLN),由于結構完整性提高,SLN較普通的一致熔融鈮酸鋰(簡稱CLN)性能上有質(zhì)的飛越,若解決了的實用化技術,將會在光電子、光通信等領域產(chǎn)生革命性的變革。—BBO是首先用來將Nd:YAG輸出的1064nm激光四倍頻獲得266nm紫外光的非線性光學晶體。在該頻率轉換領域已應用了幾十年。但該晶體在輸出266nm激光的功率超過180毫瓦時,便會產(chǎn)生光折變損傷而被打壞。新近研制成熟的CLBO晶體,不但晶體生長比BBO容易、長出的單晶比BBO大,而且在266nm輸出達40瓦時,也未被打壞。在此領域,CLBO有替代BBO的趨勢。 3)非線性光學晶體的周期性極化準相位匹配技術(QPM) 我國在周期及準周期極化相位匹配的研究方面處于國際領先水平。由于這類準相位匹配器件可以充分發(fā)揮晶體的非線性光學性能,而且一塊晶體可以同時完成倍頻、和頻、參量振蕩等功能。所以這類技術在光通信、激光顯示、空氣污染檢測、醫(yī)藥以及國防等方面都有重要的應用,QPM材料及器件正顯示其極強的生命力。目前比較重要的有PPLN、PPKTP及PPRTA等(“PP”也為“準相位匹配”表示法之一)。 4)紅外波段的非線性光學晶體 相對于可見和紫外波段的非線性晶體,紅外波段的非線性晶體發(fā)展比較慢,主要原因是現(xiàn)有的紅外非線性晶體的光損傷閾值太低,直接影響了實際使用。由于紅外非線性光學晶體在軍事上有重要應用前景,這一類晶體材料成為非線性光學領域的一個重點發(fā)展方向。 5)新型的光折變晶體材料 現(xiàn)有的光折變材料如LiNbO3、BaTiO3等在進行光學信息存儲應用時,其光折變響應速度還不夠快、存儲噪聲還比較大,這兩方面的性能還不能與目前廣泛應用的電磁存儲技術相比。故必須尋找新型的、性能更好的光折變晶體材料或進一步對現(xiàn)有的光折變材料改性提高。 四、發(fā)展思想和重點 我國在非線性光學晶體的產(chǎn)業(yè)化方面也取得了明顯進展,建立了一些生產(chǎn)線,某些晶體品種已經(jīng)實現(xiàn)了商品化,如KTP、LBO、BBO、LN、LT等,產(chǎn)品除滿足國內(nèi)需求外,還大量出口。 |

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