采集Maker条纹的光电系统

利用测得的Maker条纹求出非线性光学介质的有效非线性系数,是一种常用的方法。Maker条纹反映的是二次谐波的透射功率和基频光束外部入射角的关系,测量Maker条纹的光电系统的主要作用就是采集若干对二次谐波的透射功率和对应的基频光的入射角。首先就Maker条纹及相关问题作了简要的介绍,然后对测量Maker条纹的光电系统的组成、工作原理作了详细的分析。用Maker条纹求介质的有效非线性系数,还得知道Maker条纹的包络函数,而包络函数是由Maker条纹的极大值点来确定的;怎样用测量Maker条纹的光电系统来确定这些极大值点,就成为了一个非常重要和关键的问题,本文对这一问题作了分析和讨论。最后,对测量数据的处理方法和测量结果的不确定度作了介绍。

X,Y,Z切石英晶体Maker条纹理论和实验对比

理论上给出了一种计算任意厚度、不同切向石英晶体Maker条纹的方法。通过晶体坐标系和实验室坐标系的对应关系,计算出X,Y,Z三种切向石英晶体的有效二阶非线性系数,从而得到它们的Maker条纹。结果表明X切石英晶体为第一类Maker条纹,而Y切和Z切石英晶体为第二类Maker条纹。实验上使用波长为800 nm的飞秒激光为光源,分别测量了入射角-60°到60°范围内,相同厚度三种切向石英晶体的Maker条纹。实验测量和理论计算的Maker条纹结果基本一致。根据实验测量X,Y,Z切石英晶体Maker条纹的最大值计算出的二阶非线性系数分别为0.3875pm/V、0.2969pm/V、0.2946 pm/V和0.3268pm/V。

二阶非线性Maker条纹测试及模拟

据Maxwell方程及电磁波在界面上的边界条件,采用Math CAD软件对1064 nm基频光在二阶非线性介质中的传播进行Maker条纹模拟,得到二阶非线性介质中产生532nm倍频光的强度模拟公式。同时对倍频晶体材料、电场/温度场极化后玻璃的实验Maker条纹测试结果与理论结果进行比较。结果表明:倍频晶体的Maker测量结果与模拟相吻合;对电场/温度场极化玻璃样品的模拟结果,在一定范围内与测量结果相一致。理论模拟可对样品制备、Maker条纹测试及二阶非线性极化机理探讨具有一定的指导意义。

电子束辐射GeS_2-Ga_2S_3-CdS硫系玻璃的二次谐波发生效应

用熔融-急冷法制备了在可见光区有较高透过率的GeS2-Ga2S3-CdS硫系玻璃,在电子束辐射的玻璃样品中观察到明显二次谐波发生效应,得到了对称性良好的Maker条纹。研究结果表明:当激光入射角在±(40°～50°)左右时,二阶非线性光学效应的相对强度出现最大值。通过表面化学蚀刻法进行了极化机理分析,发现在电子束辐射下,玻璃表面很薄的一层区域内形成局域直流强电场,破坏了玻璃的宏观各向同性,极化区域厚度大于理论计算结果。

(100-x)GeS_2-x[0.5Ga_2S_3-0.5CdS]玻璃的电致二阶非线性光学效应的结构依赖性

采用熔融-急冷法制备了(100-x)GeS2-x[0.5Ga2S3-0.5CdS]硫系玻璃,通过Maker条纹法研究了5kV、280℃、30min的极化条件下,SH强度、二阶非线性系数χ(2)大小的结构依赖性。结果表明,玻璃的SH强度和二阶非线性系数χ(2)与组成的变化关系曲线不呈线性变化,当x=30时,达最大值(χ(2)≈4.36pm/V),是因为随Ga2S3、CdS引入量的增加,玻璃的无规网络的连接程度先逐渐增强然后逐渐减弱,偶极子数量先逐渐减少然后逐渐增加,导致极化后玻璃中重新分布进行取向性调整的偶极子数量不同所致。

Li_2O-Nb_2O_5-B_2O_3-TiO_2透明微晶玻璃的二阶非线性光学效应

采用热诱导的方法,制备Li2O-Nb2O5-B2O3-TiO2微晶玻璃,XRD、透射光谱结果表明,获得了含Li12Nb13O33微晶的透明微晶玻璃。采用Maker条纹法研究了微晶玻璃的SHG,结果表明玻璃中的Li12Nb13O33微晶诱导了二阶非线性光学效应的产生。

硼磷酸盐晶体BaBPO_5的非线性光学系数研究(英文)

用Maker条纹方法测量了硼磷酸盐晶体BaBPO5的非线性光学系数d11(BaBPO5) =(0.439±0.002)d36(KH2PO4),d12(BaBPO5) =(0.425±0.008)d36(KH2PO4),相应的相干长度为:l11=16.985±0.301μm,l12=16.972±0.304μm。确定了非线性光学系数的相对符号,d11(BaBPO5)和d12(BaBPO5)符号相反。BaBPO5晶体激光损伤阈值大于900 MW/cm2。

Li_2O-BaO-TiO_2-TeO_2透明微晶玻璃的二阶非线性光学效应

采用热处理方法制备Li2O-BaO-TiO2-TeO2微晶玻璃,X射线衍射和透射光谱证实获得了含Li2TeO3微晶的透明微晶玻璃.采用Maker条纹法研究了微晶玻璃的二阶非线性光学效应,结果表明:玻璃中的Li2TeO3微晶诱导了二阶非线性光学效应的产生,且当基频光入射角为±60°左右时,二次谐波强度出现最大值;随热处理温度的升高和时间的延长,玻璃的二次谐波信号先逐渐增强后明显下降,这是玻璃中的微晶先逐渐长大,结晶程度变好,并择优取向生长,随后微晶明显长大,玻璃的透过率降低,散射明显增强所致.

GeS_2-Ga_2S_3-CdS透明表面微晶玻璃的二阶非线性光学效应

采用热诱导法制备了GeS2-Ga2S3-CdS硫系微晶玻璃，X射线衍射（XRD）、透射光谱、扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明，获得了含CdGa2S4微晶的透明表面微晶玻璃。采用Maker条纹法研究了微晶玻璃的二次谐波（SHG）效应，结果表明玻璃中的CdGa2S4微晶诱导了二次谐波效应的产生。CdGa2S4微晶在玻璃表面择优生长时，破坏玻璃的各向同性，可获得两个包络的Maker条纹，且入射角在±（35°～50°）左右时，二次谐波的相对强度出现最大值，二阶非线性强度最大可为α-石英单晶的8倍；CdGa2S4微晶在玻璃表面无择优生长时，由于玻璃表面较大的CdGa2S4晶粒的散射作用，只能获得一个包络的Maker条纹，即入射角为0°时，二次谐波的相对强度出现最大值。

Ge-Ga-S-AgCl硫卤微晶玻璃的二阶非线性光学效应

在275℃(Tg-40℃),将47.5GeS2-17.5Ga2S3-35AgCl硫卤玻璃保温6～48h后,获得了具有二阶非线性光学效应的硫卤微晶玻璃。X射线衍射(XRD)、可见-近红外透射光谱、扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,有AgGaGeS4微晶析出并均匀分布在整块微晶玻璃中。采用Maker条纹测试方法,研究了微晶玻璃中二次谐波产生(SHG)的效应,其产生的原因主要归结于微晶玻璃中析出的AgGaGeS4非线性光学晶体。获得的Maker条纹图形状是没有干涉条纹的圆形突起包络。当基频光入射角在0°左右时,二次谐波的强度出现最大值。最大的二次谐波相对强度值可达α-SiO2单晶的1/3。这种微晶玻璃极有希望应用于红外光谱区的光电调制领域。

真空蒸镀金薄膜的二阶非线性系数研究

金属是组成超材料的重要成分,因此确定金属的表面二阶非线性系数对超材料非线性的研究十分重要。使用高灵敏度的光谱仪测量倍频信号,通过二阶非线性系数已知的石英晶体的Maker条纹对采集信号定标。实验上使用波长为800nm的飞秒激光为光源,系统地测量了入射角10°到80°范围内,不同偏振的飞秒激光入射到基于真空气相沉积镀制的35nm金薄膜上产生的倍频光强度,从而确定金膜的三个二阶非线性系数。实验测量数据与理论拟合一致。

3TiO_2-45.7BaO-51.3B_2O_3微晶玻璃的SHG

采用热处理的方法,制备3TiO2-45.7BaO-51.3B2O3微晶玻璃,利用XRD、透射光谱研究表明,获得了含-βBBO微晶的透明微晶玻璃。采用Maker条纹法研究了微晶玻璃的二阶非线性光学效应,结果表明,当580~620℃热处理4 h时,微晶尺寸小、数量少,不足以破坏玻璃的各向同性,观测不到二次谐波信号;当620℃热处理8 h时,玻璃的-βBBO微晶破坏了玻璃的各向同性,诱导了二次谐波的产生;对该样品进行抛光后,二次谐波信号减弱直至消失,进一步表明玻璃表面的-βBBO微晶是导致玻璃产生二次谐波信号的原因。