非線性光學(xué)及其現(xiàn)象-wenkub
2023-05-21 21:54:07 本頁面
【正文】 料．而且，有機(jī)材料在快速非線性光學(xué)響應(yīng)、大尺寸單晶生長 三次諧波產(chǎn)生等方面都極富吸引力． ? 有機(jī)非線性光學(xué)材料具有無機(jī)材料所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)： ? (1)有機(jī)化合物非線性光學(xué)系數(shù)要比無機(jī)材料高1— 2個(gè)數(shù)量級(jí)； ? (2)響應(yīng)時(shí)間快； ? (3)光學(xué)損傷閥值高； ? (4)可以根據(jù)要求進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 ? 礦物氧化物和鐵電單晶這類材料都有良好的光學(xué)透過和機(jī)械堅(jiān)硬度．主要通過自然界中材料的篩選來滿足不同實(shí)際需要。 ? 當(dāng)作用于介質(zhì)的光為強(qiáng)光 (如激光 )時(shí)，介質(zhì)的極化將是非線性的，在偶極近似的情況下，原子或分子的微觀極化關(guān)系可表示為： ? 其中第一項(xiàng)為線性項(xiàng)，第二項(xiàng)以后為非線性項(xiàng)， α為分子的線性光學(xué)系數(shù) (一階非線性光學(xué)系數(shù) )， β、 γ分別為分子的二階和三階非線性光學(xué)系數(shù) (又稱分子的二階或三階極化率 )， ? 對(duì)于一個(gè)由多個(gè)原子或分子組成的宏觀樣品來說，外部光電場作用產(chǎn)生的極化強(qiáng)度可表示為： ? 其中 χ(n)的含義與 α． β、 γ類似。研究這種光與物質(zhì)的相互作用就是非線性光學(xué)的內(nèi)容。 ? 非線性光學(xué)效應(yīng)來源于分子與材料的非線性極化。 χ(n)是 (n+1)階張量，由張量定義可知，當(dāng)分子和分子集合體具有中心對(duì)稱性時(shí)， n為偶數(shù)項(xiàng)的系數(shù)就為零，因此，只有那些非中心對(duì)稱的分子和晶體， β和 χ(2)不為零，才能顯示出二階非線性光學(xué)效應(yīng)。但是，這類材料往往難以批量生長出大單晶；其微觀結(jié)構(gòu)與宏觀非線性光學(xué)性能關(guān)系的理論研究方面尚有未解決的問題給其新材料探索帶來難度。 ? 但也有不足之處：如熱穩(wěn)定性低、可加工性不好，這是有機(jī) NLO材料實(shí)際應(yīng)用的主要障礙。 ? 非線性光學(xué)材料的實(shí)用化應(yīng)具備以下幾個(gè)條件； ? ①非線性極化率較大，轉(zhuǎn)換率高； ? ②光損傷閾值高； ? ③光學(xué)透明而且均一的大尺寸晶體； ? ④在激光波段吸收較小， ? ⑤易產(chǎn)生位相匹配， ? ⑥化學(xué)及熱穩(wěn)定性較好，不易吸潮 ? ⑦制備工藝簡單，價(jià)格使宜。 二階非線性光學(xué)材料 ? 具有較大微觀倍頻系數(shù) β的有機(jī)分子一般具有較大的 π共軛體系，體系兩端分別有推電子基團(tuán)和拉電子基團(tuán) ( Dπ A型雙受體結(jié)構(gòu) )，形成分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移；晶體的宏觀倍頻系數(shù) χ(2) 是組成這一晶體的所有分子微觀倍頻系數(shù)的矢量和，因此，有些有機(jī)分子雖然 β值很大，但在形成晶體時(shí)由于分子間偶極一偶極的靜電作用形成了有中心對(duì)稱的晶體空間群，分子在晶體中的排列使偶極相互抵消，所有分子的微觀倍頻系數(shù)矢量和趨
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