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激光晶體

非線性光學晶體現狀及發展趨勢(二)

星之球激光 來源:欣天激光2012-01-07 我要評論(0 )   

三、發展趨勢 1)紫外向更短波段的發展 發展全固態深紫外(200nm) 相幹 光源,是目前國際光電子領域最前沿的研究項目之一,這是因為(wei) 紫外激光在許多高技術領域有著十分...

三、發展趨勢

  1)紫外向更短波段的發展

  發展全固態深紫外(200nm)相幹光源,是目前國際光電子領域最前沿的研究項目之一,這是因為(wei) 紫外激光在許多高技術領域有著十分重要的應用,如新一代的集成電路光刻技術需要全固態的紫外相幹光源;光電子能譜、光譜技術中,迫切需要可調諧的全固態深紫外相幹光源,這對於(yu) 推動深紫外光譜、能譜儀(yi) 的發展將起到關(guan) 鍵性的作用,並將開辟一個(ge) 新的物質科學研究領域;深紫外相幹光源還將極大地推動激光精密機械加工業(ye) 的發展。由於(yu) 目前還沒有直接輸出深紫外波長的激光晶體(ti) 問世,解決(jue) 固態深紫外激光光源的關(guan) 鍵問題集中在紫外波段的NLO變頻晶體(ti) 的研製和應用開發,其帶動相關(guan) 工業(ye) 發展和技術進步的前景是十分誘人的。

  2)現有非線性光學晶體(ti) 性能的改進以及新晶體(ti) 的開發

  一個(ge) 最典型的例子是化學計量比的LiNbO3(簡稱SLN),由於(yu) 結構完整性提高,SLN較普通的一致熔融铌酸鋰(簡稱CLN)性能上有質的飛越,若解決(jue) 了的實用化技術,將會(hui) 在光電子、光通信等領域產(chan) 生革命性的變革。—BBO是首先用來將Nd:YAG輸出的1064nm激光四倍頻獲得266nm紫外光的非線性光學晶體(ti) 。在該頻率轉換領域已應用了幾十年。但該晶體(ti) 在輸出266nm激光的功率超過180毫瓦時,便會(hui) 產(chan) 生光折變損傷(shang) 而被打壞。新近研製成熟的CLBO晶體(ti) ,不但晶體(ti) 生長比BBO容易、長出的單晶比BBO大,而且在266nm輸出達40瓦時,也未被打壞。在此領域,CLBO有替代BBO的趨勢。

  3)非線性光學晶體(ti) 的周期性極化準相位匹配技術(QPM)

  我國在周期及準周期極化相位匹配的研究方麵處於(yu) 國際領先水平。由於(yu) 這類準相位匹配器件可以充分發揮晶體(ti) 的非線性光學性能,而且一塊晶體(ti) 可以同時完成倍頻、和頻、參量振蕩等功能。所以這類技術在光通信、激光顯示、空氣汙染檢測、醫藥以及國防等方麵都有重要的應用,QPM材料及器件正顯示其極強的生命力。目前比較重要的有PPLN、PPKTP及PPRTA等(“PP”也為(wei) “準相位匹配”表示法之一)。

  4)紅外波段的非線性光學晶體(ti)

  相對於(yu) 可見和紫外波段的非線性晶體(ti) ,紅外波段的非線性晶體(ti) 發展比較慢,主要原因是現有的紅外非線性晶體(ti) 的光損傷(shang) 閾值太低,直接影響了實際使用。由於(yu) 紅外非線性光學晶體(ti) 在軍(jun) 事上有重要應用前景,這一類晶體(ti) 材料成為(wei) 非線性光學領域的一個(ge) 重點發展方向。

  5)新型的光折變晶體(ti) 材料

  現有的光折變材料如LiNbO3、BaTiO3等在進行光學信息存儲(chu) 應用時,其光折變響應速度還不夠快、存儲(chu) 噪聲還比較大,這兩(liang) 方麵的性能還不能與(yu) 目前廣泛應用的電磁存儲(chu) 技術相比。故必須尋找新型的、性能更好的光折變晶體(ti) 材料或進一步對現有的光折變材料改性提高。

四、發展思想和重點

  我國在非線性光學晶體(ti) 的產(chan) 業(ye) 化方麵也取得了明顯進展,建立了一些生產(chan) 線,某些晶體(ti) 品種已經實現了商品化,如KTP、LBO、BBO、LN、LT等,產(chan) 品除滿足國內(nei) 需求外,還大量出口。但是,當前我國非線性晶體(ti) 的產(chan) 業(ye) 化進程與(yu) 技術發展的需要還有很大差距,尚未在質和量兩(liang) 方麵滿足傳(chuan) 統工業(ye) 及高技術領域發展的要求;整體(ti) 的研究(應用)開發水平特別是產(chan) 業(ye) 化水平與(yu) 國外還有相當大的差距,還沒有形成一套有機聯係的真正意義(yi) 上的產(chan) 業(ye) 體(ti) 係。具體(ti) 表現在:

  1)生產(chan) 裝備落後,控製水平低、單機產(chan) 量少、成品率低、產(chan) 品質量不穩定等;

  2)產(chan) 業(ye) 分散、規模小(某些品種如LiNbO3,總產(chan) 量雖然大,但大而不強,產(chan) 品檔次低,光學級晶體(ti) 少,多為(wei) 壓電級);

  3)品種少、規格不齊全,元器件和發達國家差距更大,這與(yu) 晶體(ti) 深加工如拋光、鍍膜和元器件精密加工製作等水平差有關(guan) ;

  4)產(chan) 業(ye) 化、工程化水平低,一方麵某些性能優(you) 異的晶體(ti) 材料,尚處在實驗室研究階段,不能滿足高技術發展的需要,另一方麵實驗室成果轉化為(wei) 生產(chan) 力的產(chan) 業(ye) 化技術水平極需提高;

  5)產(chan) 業(ye) 化推進乏力,資源沒有有效利用,未建立起完整的產(chan) 業(ye) 鏈和產(chan) 業(ye) 體(ti) 係。管理體(ti) 製條塊分割;投資強度低且分散;與(yu) 晶體(ti) 生產(chan) 配套的原材料、專(zhuan) 用儀(yi) 器設備的發展不平衡;產(chan) 品應用開發極待加強,同行之間的無序競爭(zheng) 有待解決(jue) 。生產(chan) 與(yu) 應用之間未建立起有效結合機製,新材料、新產(chan) 品推廣、應用乏力。

發展思想

  根據我國在非線性晶體(ti) 部分領域處於(yu) 優(you) 勢地位,以國際光電功能晶體(ti) 產(chan) 業(ye) ,特別是激光與(yu) 非線性晶體(ti) 產(chan) 業(ye) 的發展趨勢和世界市場為(wei) 導向,集中力量,發揮優(you) 勢,采取重點突破,集中力量攻克一部分對國民經濟和國防建設有重大意義(yi) 的晶體(ti) 品種,使我國的非線性晶體(ti) 產(chan) 值在2010年達到15億(yi) 元,2020年達到30億(yi) 元。

發展重點

  1)光通信和集成光學使用的非線性光學晶體(ti) ,包括準相位匹配(QPM)多疇結構晶體(ti) 材料與(yu) 元器件;

  2)激光電視紅、綠、藍三基色光源使用的非線性光學晶體(ti) ;

  3)應用於(yu) 下一代光盤藍光光源的半導體(ti) 倍頻晶體(ti) (如KN和某些可能的QPM產(chan) 品);

  4)新型紅外、紫外、深紫外非線性晶體(ti) 的研發和生產(chan) 。
 

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