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非线性光学玻璃的应用及发展方向

发布时间:2016/5/25

非线性光学玻璃的应用及发展方向

非线性光学玻璃的优良特性,包括具有高度的透明性、成本低、容易制备,可以制备成 大尺寸、较高的化学稳定性、较高的热稳定性和较高的三阶非线性光学系数极快的响应时间 等许多优良的特性,具有晶体无可比拟的优点。进一步研究提高玻璃的二阶和三阶非线性极 化率的方法、缩短响应时间是一个重要且有意义的课题。半导体掺杂玻璃表现出比半导体更 短的响应时间,同时伴随非线性折射率的减小。因此,在半导体掺杂玻璃中,在保证响应时 间短的前提下,通过改变掺杂半导体化合物的种类,增加非线性效应是半导体掺杂玻璃的一 个重要研究方向。目前,均质玻璃的三阶非线性极化率X(3)最大达到10- 12esu数量级,掺 杂玻璃的%X(3)达到10-6eSU数量级,还有待于进一步提高。另外,响应时间又随着非线性折 射率的增加而增加,这是另一个难解决的矛盾。玻璃的非线性效应,表现出折射率的变化、 入射光相位和频率的变化等,可以用于图像处理、图像关联、摄像靶、全光开关、光学限 制、光学存储和记忆系统等领域。

(1) 全光学开关器件光计算机中的全光学幵关是关键器件,要求材料有高的三阶非线性 系数,快的响应时间、透明性、较小的吸收及高的光损伤阀值。从实用角度出发则要求光学双 稳开关时间和幵关功率越小越好。实验已证明掺CdSxSxH玻璃可以做全光学开关材料。

(2) 相位共轭波发生材料光学相位共轭技术在光通信和光图像信息处理中有重要意 义,可用于实时全息术、光图像信息传输、光图像相关运算、光联想记忆、光逻辑运算、光 矩阵——矩阵乘运算,光纤的直接图像传输和光纤的脉冲延迟补偿等。相位共轭技术的产生 要求三阶非线性系数大、响应速度快、光损伤阀值高及稳定的物理化学性质的非线性光学玻 璃材料。

(3) 自动调制器件材料研究和应用非线性光学玻璃的特性,可以用于自聚焦(n2>0) 和自聚散(n2<0)等材料,开发出电光、导波、开关等器件,产生受激拉曼散射等非线性 现象,制造激光功率限制器等。

(4) 倍频等材料二阶非线性光学玻璃材料有望在以下几个方面得到广泛应用:一是进 行光波频率的转换,即通过二次谐波效应、光整流效应、光混频效应等制备二倍频器、杂化 双稳器、紫外激光器;二是通过光学参量振荡等效应制备红外激光器、电光调制器等;三非线性光学玻璃因其折射率随人射光强度的变化而产生很大的变化,所以可用于制备超高速光开关、光学存储器、光学运算元件、倍频器、分子非线性电极化串的测定等。

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