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光电子玻璃哥非线性光学玻璃

发布时间:2016/5/25

光电子玻璃

随着信息、能源、计算技术、光电子通讯、激光等现代技术的迅猛发展,对新型光电子 材料的需求也日益扩大。这些新型光电子材料在电、磁、光、声等外场作用下,其光、电性 能会发生相应的改变,利用这·些变化可以实现某种特殊的功能要求,因此被广泛应用在调 制、存储、显示、集成电路、开关、超导、半导体等器件中。


由于玻璃态本身所具有的高透明度、高度的光学均匀性、易加工性(大尺寸、任意几何 形状等)、低成本性以及化学组成易调节等独特的优点,具有光电功能的光电子玻璃材料在 光电材料中一直占有重要的地位。光电子玻璃是指可应用于电子、微电子、光电子等领域的 一类高技术产品,主要用于制作具有光电、热电、声光、磁光等功能元器件的玻璃材料,光电子玻璃在现代科学技术发展过程中具有重要的作用。本章将对光电子玻璃作简要介绍,主 要内容包括:非线性光学玻璃、发光玻璃、声光玻璃、法拉第旋光玻璃(磁光玻璃)、超声延迟线玻璃、二次电子发射玻璃、半导体玻璃、超导玻璃等。

非线性光学玻璃

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。激光问 世之前,基本上是研究弱光束在介质中的传播,确定介质光学性质的折射率或很化率是与光 强无关的常量,介质的很化强度与光波的电场强度成正比,描述电磁波在介质中传播的规律 为麦克斯韦方程,它仅与电场强度的一次项有关,光波叠加时遵守线性叠加原理。在上述条 件下研究光学问题称为线性光学。

常见的非线性光学现象包括光学整流、产生高次谐波、光学混频、受激拉曼散射、自聚焦和光致失透。

在激光发现以前,玻璃一直被用作线性光学材料。激光技术出现,在促成了强光光学或 所谓非线性光学的产生时,同时也促进了各种光学应用技术的发展。从广义上讲,非线性研 究的是强激光辐射与物质的相互作用以及由此而出现的一系列效应的产生原理、过程规律和 各种应用的可能性。通过实验测量和理论计算,人们发现许多材料具有非线性光学性质,如 气体、蒸汽、聚合物、液晶、生物系统、有机溶液、水、半导体、晶体、金属和玻璃等 材料。

按照光学理论,结构上存在反演对称性的物质的偶次幂极化率为零,即观测不到二次非 线性光学效应。另外,由于二次谐波分散存在,所以光学上存在各向同性的物质中也观测不 到二次非线性光学效应。玻璃在结构上具有反演对称性,在光学方面是各向同性的,所以很 初人们一直认为玻璃只具有三次非线性光学效应,而不产生二次非线性光学效应。1986Osterberg等发现在强激光诱导下掺GeP的玻璃光纤产生了倍频(二次谐波)现象 (SHG),证明了玻璃在特定条件下可以产生二阶非线性效应,从而拉开了研究玻璃的二阶 非线性效应的序幕。与二次非线性光学效应有所不同,三次非线性光学效应理应在所有的物 质中都能观测到。玻璃的三次非线性光学系数或称非线性折射率可以根据玻璃的折射率和色 散或者玻璃的紫外吸收极限来计算。高折射率和高平均色散的玻璃,如高铅、高铋等氧化物 玻璃、碲酸盐玻璃和硫系玻璃,具有高的三次非线性光学系数。



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