Question

非线性光学晶体是什么？

Answer 1

非线性光学晶体是一种可以对激光束进行调制、调幅、调偏、调相的重要的光学晶体材料，是激光器中的一种重要材料。随着激光技术在工业、农业、军事、医学等领域中得到广泛应用，研制新型非线性光学晶体也成为国际光电子科技领域、新材料科技领域的前沿和热门课题。

20世纪60年代，美国贝尔实验室发现了铌酸锂晶体（LiNbO33），但由于该晶体具有严重的光感应折射变化，因此始终无法在较高功率激光器上作为倍频器件。70年代，美国杜邦公司中央实验室首次发现KTP晶体，但直到80年代才获得有工业应用价值的大尺寸KTP晶体。

自80年代以来，我国在非线性光学晶体材料的研制方面取得了长足进展。机电部209所首次研制出掺5％克分子的Mg：LiN-bO3晶体，使LiNbO3晶体的抗光损伤阈值提高到>10MW／cm2。该生长工艺当时被美国广泛采用。1989年该所成功研制出掺7％克分子的MgO：LiNbO3和rri：MgO：LiNbO3两种单晶，在保持高光学均匀性的同时，使晶体的抗光损伤阈值达到60MW／cm2。该晶体作为Nb：YAG激光腔内倍频晶体，其输出效率达61％，为同类晶体的国际最高水平。

中国科学院福建物质结构研究所经过多年的实验研究，于1984年正式宣布发现BBO晶体。该晶体的倍频系数是KDP晶体的4倍，相匹配范围可达到2．6μ～400nm（基波），紫外区的最短输出波长为189nm，从而满足了科学家们对400～20nm紫外区相干辐射的多方面的需要。因此，当时被国际激光科技界推崇为在光电子技术领域内可与大功率半导体激光器相提并论的最有意义的进展之一。随后，该所又推出一种更新的非线性光学晶体——LBO。这种晶体的出现解决了KIP、MgO：LiNbO3晶体不能用于强激光（>100MW／cm2）倍频的困难，并克服了BBO晶体的某些缺点，成为又一个有重要实用价值的新晶体。

在此基础上，中国科学院福建物质结构研究所于1989年，采用“晶体非线性光学效应离子基团理论”，系统地计算和研究了硼酸盐体系的基因结构和微观倍频效应、晶体紫外区吸收边的相互关系。在此理论研究的基础上通过化学合成、物化分析、晶体生长和系统的光学、电学测试，终于发明了一种具有很大实用价值的新型非线性光学晶体材料——三硼酸锂（LiB3O3）。该晶体在近红外、可见光和紫外波段高功率脉冲激光及高平均功率激光的倍频、和频、参量振荡和放大器件，腔内倍频器件等方面有广泛的用途。美国《激光和电光》杂志将这项发明评为1989年度国际十大高技术产品之一，井已在国内外一些实验室及激光工业界广泛使用。

新型非线性光学晶体三硼酸锂的研究成功，进一步促进了国内外研究硼酸盐非线性光学晶体材料与激光器件的深人发展。