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1、1《光折變非線性光學(xué)及其應(yīng)用》編著:劉思敏郭儒許京軍主講:張心正班級(jí):碩士、博士一年級(jí)(物理科學(xué)學(xué)院、泰達(dá)應(yīng)用物理學(xué)院)成績:平時(shí)成績+期末參考書:《多功能光電材料:鈮酸鋰晶體》孔勇發(fā)許京軍張光寅劉思敏陸猗BasicconceptsMaxwellequationse>0,m>0kEHRight-handmaterialskEHLeft-handmaterialse<0,m<034本課程主要內(nèi)容基本理論:第1章光折變效應(yīng)第2章波耦合與體相位柵現(xiàn)象:第3章光感應(yīng)光散射第8章光折變材料及其參量測量第9章紫外
2、光折變非線性光學(xué)效應(yīng)應(yīng)用:第4章光折變?nèi)S存儲(chǔ)器第5章自泵浦與互泵浦相位共軛器第6章光折變空間孤子第7章飽和非線性介質(zhì)中的變折射率光學(xué)工程5?(1)線性(一階)極化率,?(2)二階極化率前言非線性光學(xué)1.強(qiáng)光非線性光學(xué)(P14)介質(zhì)中帶電粒子在強(qiáng)光的電場作用下發(fā)生的瞬態(tài)非簡諧振動(dòng),從而引起介質(zhì)的極化強(qiáng)度P隨光場E發(fā)生非線性變化。要求:入射光場?原子內(nèi)的束縛內(nèi)電場二次諧波產(chǎn)生、和頻、差頻、雙光子吸收、受激拉曼散射、受激布里淵散射、自感應(yīng)透明、光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)、光的壓縮態(tài)等62.光折變非線性光學(xué)電光材料在光輻照
3、下激發(fā)了光生載流子,它們在相應(yīng)的能帶中或因濃度梯度而擴(kuò)散,或在外加電場或光生伏打場作用下而漂移,從而由輻照亮區(qū)遷移至輻照暗區(qū),致使空間電荷分離,形成了與入射光強(qiáng)的空間分布相對(duì)應(yīng)的空間電荷場Esc,Esc又通過電光效應(yīng)在介質(zhì)中形成了與入射光強(qiáng)的空間分布相對(duì)應(yīng)的折射率變化的空間分布,這就是光折變效應(yīng)的全過程。與強(qiáng)光非線性光學(xué)相比較,光折變效應(yīng)最明顯的特征是它起因于入射光強(qiáng)的空間調(diào)制,而不是絕對(duì)的入射光強(qiáng)。因此有時(shí)人們又稱之為弱光非線性光學(xué)。光折變效應(yīng):電光材料在光輻照下,由光強(qiáng)的空間分布引起折射率相應(yīng)變化
4、的非線性光學(xué)現(xiàn)象。7第一章光折變效應(yīng)定義:光折變效應(yīng)(photorefractiveeffect)是光致折射率改變(light-inducedrefractiveindexchangeeffect)的簡稱。研究歷史:1965貝爾實(shí)驗(yàn)室Ashkin等倍頻時(shí)發(fā)現(xiàn)LN中“光損傷”現(xiàn)象1968Chen等人利用該現(xiàn)象進(jìn)行光信息存儲(chǔ)1969Chen等人提出漂移機(jī)制1972Amodei等人提出擴(kuò)散遷移機(jī)制1974Glass等人提出光生伏打效應(yīng)機(jī)制1.1概述8第一章光折變效應(yīng)研究歷史:1980南開大學(xué)與西南技術(shù)物理
5、所合作,生長抗光折變鈮酸鋰晶體,被稱為“中國之星”1991Mok等人在LN中存入了5000幅全息圖1996普林斯頓首次從實(shí)驗(yàn)和理論上證明了部分非相干光的亮、暗孤子的存在1998光折變光子晶格的研究,反常折射、反常衍射、離散衍射2000Soljacic等人對(duì)非相干光調(diào)制不穩(wěn)定性(MI)的研究Segav實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了光的橫向安德森局域化Buse等人在LN中發(fā)現(xiàn)了電子密度的超慢shockwave光折變空間孤子、光存儲(chǔ)、非相干光的非線性……91980張光寅等人與西南技術(shù)物理所合作,生長抗光折變鈮酸鋰晶體,被稱
6、為“中國之星”1990許京軍自泵浦相位共軛器1991劉思敏、張國權(quán)等光折變空間孤子1997陳曉軍生長出近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體,氧化鉀助溶劑法1998孫騫、張心正、許京軍等光折變體全息存儲(chǔ)2000許京軍、喬海軍紫外光折變效應(yīng)2001姚江宏、陳云琳PPLN的研究2002陳志剛、樓慈波等光子晶格的研究南開大學(xué)對(duì)光折變效應(yīng)及鈮酸鋰的研究:102002孔勇發(fā)等人同成分大尺寸(3英寸)鈮酸鋰晶體2004張國權(quán)等利用運(yùn)動(dòng)折射率光柵實(shí)現(xiàn)光速減慢2007孔勇發(fā)摻鋯Zr、V、Yb鈮酸鋰晶體(高價(jià)摻雜)快響應(yīng)紫外光折變20
7、07樓慈波在脊背型光子晶格中觀察到帶隙孤子串2009張心正等利用表面空間電荷場制備了表面金屬光柵2010張心正等在鈮酸鋰微晶懸濁液中實(shí)現(xiàn)了相干背散射的光調(diào)控2010孔勇發(fā)發(fā)現(xiàn)四價(jià)摻雜鈮酸鋰具有優(yōu)良的抗光損傷特性2011張國權(quán)低溫紫外吸收邊的研究南開大學(xué)對(duì)光折變效應(yīng)及鈮酸鋰的研究:11應(yīng)用:研究方向:(1)進(jìn)一步深入了解光折變效應(yīng)的微觀物理機(jī)制;(2)研究與光折變效應(yīng)相關(guān)及伴生的非線性光學(xué)效應(yīng)、現(xiàn)象及電光過程;(3)發(fā)現(xiàn)、改進(jìn)和研制高性能的光折變材料和抗光折變材料;(4)利用光折變效應(yīng)研制高性能的實(shí)用器
8、件;(5)由于光折變材料的非瞬時(shí)響應(yīng)性質(zhì),而且其響應(yīng)時(shí)間可以通過入射光強(qiáng)來調(diào)節(jié),因而可利用它研究非相干光的非線性光學(xué)效應(yīng)。(6)在低功率下實(shí)時(shí)制作光折變光學(xué)感應(yīng)光子晶格(波導(dǎo)陣列),研究在非線性周期系統(tǒng)中的自局域態(tài)和衍射控制。三維光折變體全息存儲(chǔ)器、自泵浦相位共軛器、窄帶濾波器和定向耦合器、光象放大器和振蕩器,由光折變孤子寫入并存儲(chǔ)波導(dǎo),空間光調(diào)制器以及在光學(xué)信息處理、光計(jì)算及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的各種實(shí)用器件。12摻雜元素對(duì)鈮酸鋰光折變性質(zhì)的影響:(1)可