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光折变晶体
光折变晶体
集电光效应和光电效应于一身
只需要低功率激光,室温下,多种光信号的处理和运算
非线性光学系数非常高
1.铁电体氧化物光折变晶体
(1)钛酸钡(BaTiO3)晶体
120度以下属于正方晶系具有铁电性,优良的电光性能和大的光折变效应
(2)铌酸钾(KNbO3)晶体
优良的电光,倍频,压电等性能
Fe:KN晶体
(3)铌酸锂(LiNbO3)晶体
熔融提拉法,高质量,大尺寸
掺入Mg,Fe离子后成为高分辨率全息存储晶体材料
(4)钽铌酸钾(KTaxNb1-xO3)晶体
铌酸盐类电光系数最大的,存在多次相变,生长优质大尺寸晶体困难
(5)铌酸锶钡(Sr1-xBaxNb2O6)晶体,简称SBN晶体(0.75>x>0.25)
钨青铜型结构,通过调节晶体组成改变电光效应的强度,熔体提拉法,自发极化强度与双折射率较大
(6)铌酸钡钠(Ba2NaNb5O15)晶体,简称BNN晶体
存在多次相变,生长优质大尺寸晶体困难,较好电光性能,光折变灵敏度低
(7)铌酸锶钡钾钠(KyNa1-y)a(SrxBa1-x)bNb2O6晶体,简称KNSBN晶体
熔体提拉法,生长速率快,晶体质量高, Cu:KNSBN --- 高灵敏度,不退极化, Mn:KNSBN, Ni:KNSBN---较快光折变响应时间
光折变晶体
2.非铁电体氧化物光折变晶体
硅酸铋(Bi12SiO20)晶体,简称BSO晶体,锗酸铋(Bi12GeO20)晶体,简称BGO晶体,钛酸铋(Bi12TiO20)晶体,简称BTO晶体.
快响应速度,外加电场增强灵敏度
3.半导体型光折变晶体
化合物半导体或半导体量子阱材料
Cr:GaAs,Fe:InP,V:CdTe光折变响应速度快,但电光系数小,外加电场
分子束外延得半导体量子阱材料,如GaAs/AlGaAs多量子阱材料,大电荷迁移率,快光折变响应速度,大的二次电光效应
以倍频晶体为基质，掺入激活离子，
经泵浦后所产生的激光，通过自身进行倍频
激光性能和非线性光学性能复合为一体
无对称中心
紧凑、易调整、价廉
4.有机光折变晶体
有机聚合物,掺质和人为设计,改性相当易行
激光频率转换（变频）晶体：
用于激光倍频、和频、差频、多次倍频、参量振荡和放大等
按透光波段范围
红外波段的频率转换晶体
从可见光到红外波段的频率转换晶体
紫外波段的频率转换晶体
激光频率转换（变频）晶体：
1.红外波段的频率转换晶体：
波段5 以上的较少，主要是黄铜矿结构型，
如AgGaS2、AgGaSe2、CdGeAs2、AgGa（Se1-xSx）、 Ag3AsSe3、Tl3AsSe3
其中Tl3AsSe3、CdGeAs2非线性光学品质因子 较大
非线性光学系数很大
能量转换效率受晶体光学质量和晶体尺寸大小限制
薄弱环节，急待加强研究
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激光频率转换（变频）晶体：
2.从可见光到红外波段的频率转换晶体
（1）磷酸盐晶体
（i）KH2PO4结构型晶体，简称KDP型晶体
水溶液法或重水溶液法生长出高光学质量、特大尺寸的KDP晶体
具有优良的压电、电光和频率转换性能
适用于激光核聚变等高功率激光系统
透光波段从紫外到近红外，激光损伤阈值中等
倍频阈值功率在100mW以上，易于实现相位匹配
（ii）KTiOPO4晶体，简称KTP晶体
高温溶液法、水热法
倍频系数大，透光波段宽，损伤阈值高，转换效率高，化学稳定性好
（2）碘酸盐晶体
-LiIO3
水溶液法
透光波段宽，能量转换效率高，易于生长优质大尺寸晶体
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激光频率转换（变频）晶体：
2.从可见光到红外波段的频率转换晶体
（3）铌酸盐晶体
（i）LiNbO3晶体，简称LN晶体
用途广泛，集电光、声光、光弹、变频、光折变等于一身
原料来源丰富，价格低廉，易于生长大尺寸
高掺Mg：LN，显著提高抗激光损伤能力
双掺Mg：Nd：LN，激光、非线性复合功能的激光自倍频晶体
双掺Fe：Mg：LN，优良的光折变存储性能
提拉法生长化学计量比LN晶体（Li2O含量接近50mol%），晶格完整，
消除本征缺陷的不良影响，性能得到改善
（ii）KNbO3晶体，简称KN晶体
具有优异的非线性光学性能、电光性能及光折变性能、压电性能
激光损伤阈值不高（350MW/cm2），倍频系数很大
毫瓦级激光的转换效率比KTP、BBO等高出3到4个数量级
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激光频率转换（变频）晶体：
3.紫外波段的频率转换晶体
（1） -Ba2B2O4晶体，简称BBO晶体
非线性光学系数大，激光损伤阈值高，透光范围宽，相位匹配区间宽，
光学均匀性高，应用最多
（2）LiB3O5晶体，简称LBO晶体
透光范围宽，光学均匀性高，激光损伤阈值高，接收角宽，离散角小，
宽波段范围实现I型和II型非临界相位匹配
宽带可调谐的光参量振荡（OPO）和光参量放大（OPA）极优异材料
实现瓦级红、绿、蓝三基色相干光输出，“中国晶体”
（3）CsB3O5晶体，简称CBO晶体
只有一个非零非线性光学系数，透光范围167-3000nm
潮解性大
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激光频率转换（变频）晶体：
3.紫外波段的频率转换晶体
（4）CsLiB6O10晶体，简称CLBO晶体
截至波长180nm
同成分熔融，熔体提拉法可得大尺寸透明单晶
潮解性较严重
（5）深紫外非线性光学晶体，KBe2BO3F2晶体，简称KBBF晶体
宽透光范围：155-3800nm，适中的双折射率：△n为0.07-0.077
强烈层状生长习性，很难长厚，不易加工，易于解理
阴离子基团理论方法，克服了层状生长习性，尤其是KABO、BABO晶体，
以Al取代Be，变成无毒，易于生成体块晶体
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（1）磷酸二氘钾（DKDP）晶体
重水溶液缓慢降温法，生长速度慢，生长周期长，易于潮解
（2）铌酸锂（LN）和钽酸锂（LT）晶体
熔体提拉法
（3）钽铌酸钾（KTaxNb1-xO3）晶体，简称KTN晶体
电光系数大，半波电压较低，透光波段宽，电光调制效果好
（4）氯化亚铜（CuCl）晶体
透光波段宽：0.4-20.5 m
（5）磷酸钛氧钾（KTP）晶体
KTP电光品质因数最高
离子交换技术
水热法生长
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