3.6_电光效应光折变效应非线性光学效应

3 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的光学性能3.1光传播的基本性质3.2光的反射和折射3.3材料对光的吸收和色散3.4光的散射3.5材料的不透明性和半透明性3.6电光效应、光折变效应、非线型光学效应3.7光的传输与光纤材料3.8特种光学材料及其应用www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体(1)电光效应(electro-opticaleffect)由于外加电场所引起的材料折射率的变化效应。电场与折射率的关系：02n=n+aE0+bE0+L泡克尔斯效应克尔电光效应0n：没有加电场E0时介质的折射率a,b：常数www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体(a)泡克尔斯效应(Pockelseffect)1893年在没有对称中心的晶体中，外加电场与折射率的关系具有一次电光效应。旋转椭球折射率体三轴椭球光折射率体（双轴晶体）13Δn=nrEr：电光陶瓷的电光系数2ccwww.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体透压电光晶体：KDP透明电明电晶偏振片：P1⊥P2极电体极电场∥光传播方向ΚDP光沿光轴方向传播不加电场不加电场偏振片1偏振片2P不透光P22不透光www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体透压电光晶体：KDP透明电明电晶偏振片：P1⊥P2极电体极电场∥光传播方向ΚDP光沿光轴方向传播加电场加电场偏振片1原光轴方向附加原光轴方向附加双折射效应，P偏振片2双折射效应，P22透光透光www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体(b)克尔效应(Kerreffect)1875年在有对称中心的晶体中，在加强电场的作用下，介质分子作定向排列而呈现出各向异性，其光学性质与单轴晶体类似；外电场一旦撤除，这种各向异性立即消失。2Δn=kλEk：电光克尔常数www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体电光材料：硝基苯偏振片：P1⊥P2光沿光轴方向传播电场⊥光传播方向不加电场偏振片1不加电场偏振片2P不透光P22不透光www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体电光晶体：硝基苯偏振片：P1⊥P2光沿光轴方向传播电场⊥光传播方向加电场加电场偏振片1液体呈单轴晶体性液体呈单轴晶体性质，光轴∥质，光轴∥E,P偏振片2E,P22透光透光www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应(2)电光晶体(electro-opticalcrystal)及其应用电光材料的要求：1.在使用波长范围内对光的吸收、散射要好。2.电光系数和折射率要大3.折射率随温度变化不能太大4.电阻率大而介电损耗角小线性电光材料常用参量：半波电压Vπ所加电压使诱发的寻常光和非常光的相位差达到180ο时的电压值。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体(2)电光晶体(electro-opticalcrystal)及其应用磷酸二氢钾(KH2PO4),磷酸二氢氨(NH4H2PO4),LiNbO3,BaTiO3和Pb1-xLax(ZryTi1-y)1-x/4O3www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.1电光效应及电光晶体(2)电光晶体(electro-opticalcrystal)及其应用应用：电光调制器，高速开关，眼睛防护器，颜色过滤器等M-Z型电光强度调制器www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.2光折变效应(1)现象和特点20世纪60年代，LiNbO3晶体在强激光照射下出现可擦除的“光损伤”———光致折射率变化效应光折变效应材料在光辐射下通过电光效应形成空间电荷场，由于电光效应引起折射随光强空间分布而发生变化的效应。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应光折变效应的特点（1）一定意义上讲，光折变效应与光强无关。光折变效应是起因于光强的空间调制，而不是光强作用于价键电子云发生形变造成的。因此入射光的强度，只影响光折变过程进行的速度。（2）光折变效应在时间响应上有惯性，而且在空间分布上是非局域响应。折射率改变的最大处并不对应于光辐射的最强处。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应光折变效应的基本过程（1）光折变材料吸收光子而产生自由载流子(空间电荷)，这种电荷由于相干光束干涉而强度分布不均匀。（2）这些自由载流子在介质中的漂移、扩散和重新俘获形成了空间电荷的重新分布，并产生空间电荷场。（3）通过电光效应，空间电荷场改变晶体中折射率的空间分布，形成折射率光栅，从而产生光折变效应。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应(2)光折变晶体(photorefractivecrystal)非铁电氧化物：Bi12(Si,Ge,Ti)O20，GaAs等具有快的响应速度，但能够形成折射率光栅的调 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 比较小。铁电氧化物：BaTiO3，KNbO3，铌酸锶钡等可形成大的折射率光栅调制度，但其光折变的灵敏度比较小。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应光折变晶体的应用光放大、光学记忆、图象关系、空间光调制器、光动态滤波器、光学时间微分器、光偏转器等www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.3非线性光学效应(1)基本概念20世纪60年代红宝石激光器线性光学非线性光学研究弱光束研究强光束在介质中的在介质中的传播传播www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应与线性光学不同，当强光作用于物体后，表征光学特性的许多参量如折射率、吸收系数、散射截面等不再是常数，而是一个与入射光有关的量。激光光波通过介质时由于极化率的非线性响应而产生谐波、光的受激振荡、多光子吸收、光束自聚焦和光致透明等现象，这种与光强有关，不同于线性光学现象的效应称为非线性光学效应。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应(2)非线性光学效应倍频23P=αE+βE+γE+L其中βγ1＝＝L＝αβE原子8E原子：原子中的电场，～10V/cmwww.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应当E<>E原子时，非线性项不可忽略非线性光学若E为单频简谐振荡，E=E0sinωtP=P0+P1+P2+P3+L直流项基波项二次谐波项三次谐波项除P1中的αE0sinωt外，其余都是由极化强度与光场强的非线性关系引起的非线性项。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.3非线性光学效应光参量放大若E为两种不同频率的振荡，E=E01sinω1t+E02sinω2t22P2=βE=β(E01sinω1t+E02sinω2t)11=E2(1−cos2ωt)+E2(1−cos2ωt)+20112022−E01E02cos(ω1+ω2)t+E01E02cos(ω1−ω2)t和频差频www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.3非线性光学效应自聚焦弱光强光通过均匀的平板玻璃时,会聚成直径为几个微米的细线或细小的焦点，这一现象称为强光光的自聚焦。光强呈高斯分布12n=n+nEn中心>n四周022折射率的不同使光线自然由四周向中心轴会聚。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO3.6电光效应、光折变效应、非线性光学效应3.6.3非线性光学效应自感应透明强光通过光学介质时，可使介质由不透明或部分透明变成完全透明，这种现象称为自感应透明。强光能在一瞬间使处于高能级的原子数与处于低能级的原子数相当，此刻介质仿佛是一个吃饱了的“大汉”，它不再吸收光能量，因而变成透明介质。www.themegallery.comMaterialsPhysicsLOGO