新型非线性光学材料研究 - 图文(2)

2.2.3 AMX3型金属卤化物 ....................................................................... 10 §2.3 无机非线性光学玻璃新进展 .................................................................. 10

2.3.1 无机非线性光学玻璃简介 .............................................................. 10 2.3.2 激光诱导晶化新进展 .................................................................... 11

第三章 新型有机非线性光学材料 ........................................................................ 13

§3.1 有机非线性光学材料概述 ..................................................................... 13

3.1.1 有机分子的光学非线性响应的微观机制 .......................................... 13 3.1.2 有机二阶非线性光学材料 .............................................................. 14 3.1.3 有机三阶非线性光学材料 .............................................................. 14 §3.2 有机二阶非线性光学材料新进展 ........................................................... 15

3.2.1 新型二阶有机非线性光学发色团 .................................................... 15 3.2.2 新型超支化高分子骨架 ................................................................. 16 3.2.3 新型有机二阶非线性光学晶体 ....................................................... 17 §3.3 有机双光子吸收材料新进展 .................................................................. 19 §3.4 碳纳米管的光学非线性 ......................................................................... 20

3.4.1 碳纳米管的三阶非线性光学响应 .................................................... 20 3.4.2 碳纳米管用于光限幅 .................................................................... 21 §3.5 C60的光学非线性 .................................................................................. 21

3.5.1 C60光学非线性的提高 ................................................................... 21 3.5.2 C60分子用于高次谐波的产生 ......................................................... 22

第四章 新型微结构非线性光学材料 ..................................................................... 23

§4.1 新型光学超晶格研究进展 ...................................................................... 23

4.1.1 光学超晶格概述 ........................................................................... 23 4.1.2 多重准相位匹配与耦合参量过程 .................................................... 24 4.1.3 可实现三基色的全固态激光输出的新型超晶格 ................................ 25 4.1.4 可实现光学功能集成的非周期超晶格 ............................................. 25 4.1.5 新型二维光学超晶格中的非线性Cerenkov辐射 .............................. 26 §4.2 非线性光子晶体新进展 ......................................................................... 27

4.2.1 光子晶体增强非线性效应光学的原因 ............................................. 28 4.2.2 用于全光开关的新型非线性光子晶体 ............................................. 29 4.2.3 光子晶体光纤的非线性光学效应 .................................................... 30 §4.3 表面等离激元对非线性光学效应的放大 .................................................. 32 第五章 超材料非线性光学特性 ............................................................................ 35

§5.1 负折射材料的光学非线性 ...................................................................... 35

5.1.1 负折射材料概述 ........................................................................... 35 5.1.2 负折射材料的光学非线性研究进展 ................................................ 36 §5.2 电磁感应透明介质中对非线性光学效应的放大 ........................................ 37

5.2.1 EIT介质对四波混频效率的增强 ..................................................... 38 5.2.2 EIT介质中的巨Kerr效应（giant Kerr-effect） ............................... 38 §5.3 慢光介质中的非线性光学效应 ............................................................... 39 致谢 .................................................................................................................. 45 参考文献 ............................................................................................................ 47

第一章 绪论

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第一章 绪论

§1.1 非线性光学材料的发展和研究意义

自上世纪60年代Franken等人首次发现石英晶体的倍频效应以来，非线性光学在理论和应用上取得了很多成就，并推动了激光物理学、材料科学、量子光学等相关学科的发展。

1.1.1 常规非线性光学材料

非线性光学的发展离不开综合性能优良的非线性光学材料，常规非线性光学材料主要是宏观的体块材料。其中，无机非线性光学晶体的发现最早、应用最广泛，如一度被誉为“全能晶体”的KTP及其改性晶体、我国自主研制的BBO、LBO晶体等。此外，有机非线性光学材料由于非线性系数大、响应快、可根据需要进行分子设计等突出特点，长期以来被人寄予厚望并已形成一个极为庞杂的体系。

图1.1.1（a）人工晶体所用熔剂法长出的KTP 图1.1.1（b）物构所研制的LBO晶体

1.1.2 微结构非线性光学材料

微结构的合理引入可以使材料的非线性光学效应显著增强，且往往能显示出常规材料不具备的新特性。由于其调制周期往往在亚微米量级，也有人称之为纳米材料，由于微加工手段的限制，这类材料问世较晚。这几年微结构非线性光学材料的发展十分迅猛，在理论和实验上都有许多重大进展。

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新型非线性光学材料研究

1.1.3 超材料（meta-material）的光学非线性

Meta-material泛指近年来人工合成的、具备自然界的材料所没有的奇异物理特性的新型材料，目前最热门的是负折射率材料和电磁感应透明材料。Meta-material有超材料、人工电磁复合材料、特异超材料等多种译法，本文通称为超材料。由于其物理原理的特异性，超材料具有大幅提高物质的光学非线性的能力，且有可能在研究中发现新的非线性光学效应。

1.1.4 探索新型非线性光学材料的意义

非线性光学材料广泛应用于激光技术、光纤通信、光器件、材料分析与加工等诸多方面，而现有材料在某些方面的缺陷制约了其应用，如非线性系数小、响应时间慢、光透过率差、稳定性差、导热性差、难制备等。改进旧材料只能使其综合性能获得有限的提高，因此发展新的、综合性能优越的非线性光学材料对许多相关学科的发展都有重要意义。

此外还应对“新型”两字进行说明。本文对新型非线性光学材料的界定是：1.近期研发的非线性光学材料；2.已有材料中，近期才被认识到具有较大的光学非线性；3. 研究人员通过计算和粉末倍频，早已发现它具有较大光学非线性，而近期才获得真正能使用的材料。

§1.2 本论文的内容安排

本文围绕新型非线性光学材料这一主题将全文分为六章，各章内容安排如下： 第一章概述非线性光学材料的发展和研究意义，介绍本文的内容安排。

第二章将无机非线性光学材料分为晶体和玻璃，因激光变频是无机晶体应用最多的领域，根据应用波段来划分，重点评述几种新型的紫外、红外非线性光学晶体；此外还介绍了非线性光学无机玻璃的新进展。

第三章将有机非线性光学材料分为二阶非线性光学材料和三阶非线性光学材料；在二阶非线性光学材料中主要对新型的有机高分子材料和有机晶体进行介绍；对有机三阶非线性光学材料中研究最活跃的双光子吸收材料、富勒烯及其衍生物进行了评述。

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