非線性光學晶體材料發(fā)展趨勢介紹

從整個非線性光學晶體材料、器件及整體設(shè)備來說，美國、日本等發(fā)達國家是產(chǎn)業(yè)鏈大國，在大規(guī)模生產(chǎn)的非線性光學晶體如LiNbO3占據(jù)壟斷地位。小規(guī)模的材料品種如KTP、BBO、LBO等，主要是中國、立陶宛等占具優(yōu)勢地位。下面介紹關(guān)于非線性光學晶體材料的幾個發(fā)展階段的趨勢。

1.紫外向更短波段的發(fā)展

發(fā)展全固深紫外(200nm)相關(guān)光源，是現(xiàn)在國際光電子行業(yè)最前沿的研究項目之一，這是因為紫外激光在很多高技術(shù)行業(yè)發(fā)揮十分重要的應用，如新一代的集成電路光刻工藝需要全固的紫外相關(guān)光源；

光電子能譜、光譜技術(shù)中，急切需要可調(diào)諧的全固深紫外相關(guān)光源，這對推動深紫外光譜、能譜儀的發(fā)展將發(fā)揮關(guān)鍵性的作用，并將開辟一個新的物質(zhì)科學研究行業(yè)；

深紫外相關(guān)光源還將極大地推動激光精密機械加工業(yè)的發(fā)展。由于現(xiàn)在還沒有直接輸出深紫外波長的激光晶體問世，解決固態(tài)深紫外激光光源的關(guān)鍵問題集中在紫外波段的NLO變頻晶體的研制和應用開發(fā)，其帶動相關(guān)工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進步的前景是十分誘人的。

2.現(xiàn)有非線性光學晶體性能的改進以及新晶體的開發(fā)

一個最典型的例子是化學計量比的LiNbO3(簡稱SLN)，由于結(jié)構(gòu)完整性提高，SLN較普通的一致熔融鈮酸鋰(簡稱CLN)性能上有質(zhì)的飛越，若解決了的實用化技術(shù)，將會在光電子、光通信等行業(yè)產(chǎn)生革命性的變革。

BBO是首先用來將Nd：YAG輸出的1064nm激光四倍頻獲得266nm紫外光的非線性光學晶體。在該頻率轉(zhuǎn)換行業(yè)已應用了幾十年。但該晶體在輸出266nm激光的功率超過180毫瓦時，便會產(chǎn)生光折變損傷而被打壞。

新近研制成熟的CLBO晶體，不但晶體生長比BBO容易、長出的單晶比BBO大，而且在266nm輸出達40瓦時，也未被打壞。在此行業(yè)，CLBO有替代BBO的趨勢。

3.非線性光學晶體的周期性極化準相位匹配技術(shù)(QPM)

我國在周期及準周期極化相位匹配的研究方面處于國際領(lǐng)先水平。由于這類準相位匹配器件可以充分發(fā)揮晶體的非線性光學性能，而且一塊晶體可以同時完成倍頻、和頻、參量振蕩等功能。

所以這類技術(shù)在光通信、激光顯示、空氣污染檢測、醫(yī)藥以及國防等方面都有重要的應用，QPM材料及器件正顯示其極強的生命力。現(xiàn)在比較重要的有PPLN、PPKTP及PPRTA等(“PP”也為“準相位匹配”表示法之一)。

4.紅外波段的非線性光學晶體

相對于可見和紫外波段的非線性晶體，紅外波段的非線性晶體發(fā)展比較慢，主要原因是現(xiàn)有的紅外非線性晶體的光損傷閾值太低，直接影響了實際使用。由于紅外非線性光學晶體在軍事上有重要應用前景，這一類晶體材料成為非線性光學領(lǐng)域的一個重點發(fā)展方向。

5.新型的光折變晶體材料

現(xiàn)有的光折變材料如LiNbO3、BaTiO3等在進行光學信息存儲應用時，其光折變響應速度還不夠快、存儲噪聲還比較大，這兩方面的性能還不能與目前廣泛應用的電磁存儲技術(shù)相比。故必須尋找新型的、性能更好的光折變晶體材料或進一步對現(xiàn)有的光折變材料改性提高。