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晶体的光学性质 报告人 孙玉祥 SDU ShanDongUniversity 目录 晶体的线性光学性质 线性光学性质的定义 介质在光电场作用下 引起的电极化强度与电场强度成线性关系式中 为电极化率 根据经典模型 电子极化所辐射的次波与入射光频率相同 因此不会出现其他频率的光 两束以上的光波在介质中传播时 遵从独立传播原理 光波之间不会发生相互作用或散射 从而不会改变他们各自的频率 而当它们在介质中相遇时 遵从线性叠加原理 即当它们是频率不同的非相干光时则光强相加 而当它们是相干光时 则发生传统的光的干涉和衍射等现象 晶体的分类 晶体的线性光学性质 单色平面波在各向同性和异性介质中传播的异同 对于透明的非磁性介质 各向同性介质的介电常数为与方向无关的标量常数 但在各向异性介质中则为与方向有关的张量 晶体的线性光学性质 晶体中的双折射现象 当入射光正交入射到方解石菱面上时 折射光会分成两束 一束遵守折射定律 称为常光 o光 一束偏离入射光路 折射角不为零 称为非常光 e光 光轴方向特性 无双折射 晶体的线性光学性质 各类晶体的双折射现象 低级晶族晶体 产生两束均为e光的双折射 晶体的线性光学性质 描述晶体光学性质的示性曲面 光率体和折射率面 光率体 介电不渗透性系数的示性曲面 有下列重要性质 任一矢径代表一个的方向 矢径的长度或模 表示该方向的折射率 给出了晶体中与相联系的两种偏振光波的振动方向和他们的折射率从光率体中可以求出与相应的的方向 光线方向以及离散角 由光率体求解给定方向上两个偏振波的折射率和的方向 光波中的 个矢量间的关系 晶体的线性光学性质 晶体对称性对光率体的影响 高级晶族晶体 4个三次轴 正光性 负光性 晶体的线性光学性质 折射率面 双层曲面 各类晶体的折射率面图形 高级晶族晶体 4个三次轴 双轴晶折射率面的主轴截面 晶体的线性光学性质 折射率的色散 当光波的波长变化时 折射率会相应的改变 其中 为待定系数 为真空中波长 光率体或折射率面的色散 由于主折射率随波长而变化 晶体中光率体和折射率面的形状和取向 都会随波长变化 晶体的线性光学性质 晶体中的光路 在晶体界面上 在晶体 晶体的线性光学性质 偏振光的干涉 振动方向互相垂直 振动方向互相平行 频率相同的两线偏振光的叠加 晶体中双折射光的叠加 条件 晶体界面垂直于一主轴 正交入射 二分之一波片 四分之一波片 八分之一波片和全波片 晶体的线性光学性质 晶体中双折射光的干涉 条件 晶体界面垂直于一主轴 正交入射 晶体的线性光学性质 晶体的线性光学性质 晶体的非线性光学性质 倍频效应的发现 大量非线性效应的发现 和频和差频 合称混频 光参量振荡 项受激拉曼散射 SRS 双光子吸收 TPA 受激瑞利散射和布里渊散射 自聚焦现象 项 晶体的非线性光学性质 倍频过程中的位相匹配 表3单轴晶的位相匹配方式和条件 负光性单轴晶多数能满足位相匹配条件 以第一类匹配应用最多 对于正光性单轴晶 其基频折射率面完全在倍频折射率面内 故一般不能实现位相匹配 晶体的非线性光学性质 光混频和光参量振荡 晶体的非线性光学性质 拉曼散射 自发拉曼散射 1928年 光波被原子或分子散射后会发生频率的改变 晶体的非线性光学性质 几种主要的非线性光学晶体的非线性光学系数 晶体的非线性光学性质 几种主要的单轴晶非线性光学晶体的性质 晶体的非线性光学性质 晶体的在外场作用下的光学性质 人工双折射 人工双折射的发现 人工