非線性光學(xué)是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展形成的一門學(xué)科分支，是近代科學(xué)前沿最為活躍的學(xué)科領(lǐng)域之一。數(shù)十年間，非線性光學(xué)在基本原理、新型材料的研究、新效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用方面都得到了巨大的發(fā)展，成為光學(xué)學(xué)科中最活躍和最重要的分支學(xué)科之一。
1960年Maiman制成了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器，人們對(duì)于光學(xué)的認(rèn)識(shí)發(fā)生了重大變化。在高強(qiáng)度的激光作用到介質(zhì)體系時(shí)，人們?cè)诖罅康牟煌牧现卸加^察到與常見光學(xué)效應(yīng)截然不同的現(xiàn)象，如介質(zhì)的折射率和吸收系數(shù)會(huì)隨光電場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，這些新現(xiàn)象需要用非線性光學(xué)的基本原理予以解釋。
自上個(gè)世紀(jì)60年代至今，非線性光學(xué)不斷發(fā)展，一些重要的非線性光學(xué)效應(yīng)相繼被發(fā)現(xiàn)，新型的非線性光學(xué)晶體材料的試制成功，皮秒激光器件的廣泛使用以及飛秒激光器的研究，使得利用超快脈沖進(jìn)行非線性光學(xué)的研究得到重大推進(jìn)，取得許多新的科研成果。非線性光學(xué)的應(yīng)用離不開非線性光學(xué)(NLO)材料，它能實(shí)現(xiàn)光波頻率轉(zhuǎn)換，這種能力為實(shí)現(xiàn)全光學(xué)計(jì)算、開關(guān)和遠(yuǎn)距離通信提供了可能。本文就非線性光學(xué)材料的種類、發(fā)展、應(yīng)用及前景作一綜合回顧。
近日中科院新疆理化技術(shù)研究所科研人員成功設(shè)計(jì)合成了富硼硅酸鹽Cs2B4SiO9，從而為新型短波長(zhǎng)非線性光學(xué)材料的研究提供了新體系。相關(guān)成果以通訊形式發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志。
據(jù)了解，短波長(zhǎng)非線性光學(xué)材料作為激光光源，因其波長(zhǎng)短、能量更集中、分辨率更高而在高密度光盤存儲(chǔ)、物質(zhì)表面改性、激光精密加工等工業(yè)領(lǐng)域和紫外線造影、細(xì)胞解析等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。關(guān)于該光學(xué)材料的研究，已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。
此次研究人員在陰離子基團(tuán)理論研究的基礎(chǔ)上，將B-O框架中引入剛性基團(tuán)SiO4，剛性的SiO4迫使B-O框架發(fā)生較大畸變，從而使材料產(chǎn)生大的非線性光學(xué)效應(yīng)。
研究測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該晶體紫外吸收截止邊短于190納米，能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配，并具有合適的倍頻效應(yīng)，物化性能穩(wěn)定，是一種潛在的短波長(zhǎng)非線性光學(xué)材料。
圖1. 晶體三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
圖2. 倍頻效應(yīng)及相匹配曲線
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