84、非线性光学材料：特性、类型与应用

非线性光学材料：特性、类型与应用

1. 非线性光学效应

非线性光学效应在现代光学领域中具有重要地位，以下是一些常见的非线性光学效应及其应用：
- 线性电光效应（普克尔斯效应） ：当对非线性光学（NLO）材料施加电场时，材料的折射率会发生变化，变化程度与电场强度相关（o + 0 → o）。该效应常用于波导和电光调制器。
- 三阶极化率相关效应 ：
- 克尔效应 ：材料的折射率会随外加电场而改变，可应用于光晶体管和图像处理。
- 三次谐波产生 ：频率为 o 的光进入材料后，以频率 3o 射出（o + o + o → 3o），在光学图像处理和扫描显微镜中有应用。
- 双光子吸收 ：由两个入射光子近乎同时吸收引发的电子跃迁。该效应早在 1931 年就由 Maria Goeppert - Mayer 进行了理论研究，常用于非线性显微镜，可使入射光更深入穿透、避免光漂白并提高空间分辨率。

2. 非线性光学材料的分类、优缺点

寻找用于光电子学和非线性光学的新型发色团是现代材料科学和物理学的主要目标之一。材料的二阶极化率（如 w²、w⁴ 等）仅在缺乏对称中心的材料中不为零，因此分子的宏观排列对 NLO 活性至关重要。以下是几类常见的非线性光学材料：

2.1 无机材料

无机材料是最早被研究的非线性光学材料，自 Franken 等人观察到石英中的二次谐波产生以来，发展了多种离子晶体，如磷酸二氢钾（KDF = KH₂P