材料性能学光学性能.ppt

（1）KTP的突出优点是非线性光学系数比KDP高一个数量级，抗光损伤能力与KDP相当，倍频效率高，硬度大，不潮解，能实现最优位相匹配，是一种最佳的激光倍频材料。 （2）LBO抗光损伤阀值高，能实现最优位相匹配，可以实现紫外倍频。 （3）半导体晶体最有前途的是硫系银盐。主要特点是透明波段深入红外区，故可在红外波段进行频率转换。 （4）有机非线性光学材料：包括三种：有机分子晶体；液晶有机材料； 第五章 材料光学性能 光学材料是功能材料中的重要组成部分，尤其是激光技术出现后，光通讯及光机电一体化技术得到飞速发展，对材料的光学性能提出了更广的要求。本章简要介绍材料的折射、色散、反射、吸收、散射等线性光学性能的基本概念，线性光学材料性能在材料中的应用及影响因素；非线性光学性能产生的条件、结构与性能的关系。 第一节 光的电磁性质 了解光作为一种电磁波谱的特点。 第二节 光的波粒二象性 了解光作为一种电磁波具有波粒二相性。波动性表现为干涉、衍射现象；粒子性表现为光子具有能量与动量。 第三节 线性光学性能 掌握反射和反射率；折射和折射率；双折射、全反射；光的吸收本质；光的散射。了解线性光学材料的应用，荧光材料和激光材料。 第四节 非线性光学性能 理解非线性光学性能的特点，表征、机理；了解它的应用。 （共6个学时） 第一节 光的电磁性质 光是一种电磁波，它是电磁场周期性振动的传播形成的。光是一种横波，其电场强度E和磁场强度H的振动方向互相垂直。 设光的传播方向为S，则E、H、S互相垂直。 光的反应主要由光波中的电场所引起，磁场对介质的作用远比电场要弱，所以在讨论光波时，往往只需考虑电场的作用，而将磁场忽略。所以电场强度矢量称为“光矢量”。 偏振性是横波的特有性质。如果光波的电矢量振动只限定在某一方向称为平面偏振光，亦称为线偏振光。电矢量在垂直光传播方向的平面内的轨道亦呈椭圆或圆。这种光又称为圆偏振光。光波也可以由各种振动方向的波复合而成。 如果在垂直于光传播方向的平面内电矢量振动取向机会均等，这样的光称为“自然光”。 光波在不同介质中的传播速度不同，而光振动的频率不变。相同频率的光在不同的介质中有不同的波长。 电磁波在介质中的速度为 分别为介质和真空中的介电常数和磁导率。 *光的传播伴随光能量的流动。在单位时间里流过垂直于传播方向的单位截面积的能量称为光波的能流密度。 S=E×H 光强：能流密度的平均值。 总结： 光是一种电磁波，具有横波特性。 场矢量E和H彼此正交，且与波的前进方向垂直，其振幅大小成正比。 在光与物质相互作用时，电矢量起主导作用 光强与振幅平方成正比，沿波传播方向前进。 第二节 光的波粒二相性 一、波粒二相性研究历史回顾： 牛顿认为：光是由光源飞出的粒子流，解释了反射和折射定律，但不能解释干涉和衍射 惠更斯认为：光是一种波，能够发生干涉和衍射现象 1860年：麦克斯韦创立了电磁波理论，认为电是一种电磁波即可以直线传播，又能够发生干涉和衍射现象。 在研究光与物质相互作用（光电效应），波动说遇到了新的困难。 1900年，普朗克提出了光的量子性，并解释了黑体辐射。 1905年，爱因斯坦完善了光的量子理论，解释了光电效应问题。 1924年德布罗意创立了物质波假说。波动性和粒子性统一了起来了。 1927年：锹拉克提出了电磁场的量子化理论。 二、光的波动性 光的波动性表现在它有干涉、衍射，偏振等特性。 三、光的粒子性 爱因斯坦提出光的能量是不连续的，可以分成一份一份最小单元（光子） 这个最小能量单元称为“光子”。电磁场由许许多多光子组成 P= 光波照射到物体上相当于一串串光子打到物体表面。 光子具有能量与动量，但没有质量，光子是电磁场能量和动量量子化的粒子。 第三节 线性光学性能 线性光学性能是指介质的电极化强度P与入射光波中的电场E成线性关系： 其中χ为介质的极化率。线性光学特性具有以下特点： 第一： 单一频率的光入射到非吸收的透明介质时，其频率不发生任何变化； 第二：不同频率的光入射到介质时，各光波之间不发生相互耦合，也不产生新的频率； 第三：当两束光相遇时，如果是相干光，则产生干涉，如果是非相干光，则只有光的叠加，即服从线性叠加原理。 线性光学性能主要应用于普通光学器件。 一、线性光学性能的基本参数 1、折射率 当光线依次通过两种不同介质时，光的行进方向发生改变，称为“折射”。折射现象的实质是由于介质密度不同，光通过时，传播速度不同。介质对光的折射性质用折射率n表示。光从真空进入介质材料时，速度降低，二者速度之比为材料的绝对折射率。 n=ν真空/ν介质＝c/ν介质。 如果光是从材料1通过材料2，则入射角i、折射角r与两种材料的折射率n1和