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激光晶體

非線性光學(xué)晶體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(下)

星之球激光 來源:欣天激光2011-12-13 我要評(píng)論(0 )   

三、發(fā)展趨勢 1)紫外向更短波段的發(fā)展 發(fā)展全固態(tài)深紫外(200nm)相干光源,是目前國際光電子領(lǐng)域最前沿的研究項(xiàng)目之一,這是因?yàn)樽贤饧す庠谠S多高技術(shù)領(lǐng)域有著十分重...

三、發(fā)展趨勢

1)紫外向更短波段的發(fā)展

發(fā)展全固態(tài)深紫外(200nm)相干光源,是目前國際光電子領(lǐng)域最前沿的研究項(xiàng)目之一,這是因?yàn)樽贤饧す庠谠S多高技術(shù)領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用,如新一代的集成電路光刻技術(shù)需要全固態(tài)的紫外相干光源;光電子能譜、光譜技術(shù)中,迫切需要可調(diào)諧的全固態(tài)深紫外相干光源,這對(duì)于推動(dòng)深紫外光譜、能譜儀的發(fā)展將起到關(guān)鍵性的作用,并將開辟一個(gè)新的物質(zhì)科學(xué)研究領(lǐng)域;深紫外相干光源還將極大地推動(dòng)激光精密機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展。由于目前還沒有直接輸出深紫外波長的激光晶體問世,解決固態(tài)深紫外激光光源的關(guān)鍵問題集中在紫外波段的NLO變頻晶體的研制和應(yīng)用開發(fā),其帶動(dòng)相關(guān)工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的前景是十分誘人的。

2)現(xiàn)有非線性光學(xué)晶體性能的改進(jìn)以及新晶體的開發(fā)

一個(gè)最典型的例子是化學(xué)計(jì)量比的LiNbO3(簡稱SLN),由于結(jié)構(gòu)完整性提高,SLN較普通的一致熔融鈮酸鋰(簡稱CLN)性能上有質(zhì)的飛越,若解決了的實(shí)用化技術(shù),將會(huì)在光電子、光通信等領(lǐng)域產(chǎn)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(xué)晶體。在該頻率轉(zhuǎn)換領(lǐng)域已應(yīng)用了幾十年。但該晶體在輸出266nm激光的功率超過180毫瓦時(shí),便會(huì)產(chǎn)生光折變損傷而被打壞。新近研制成熟的CLBO晶體,不但晶體生長比BBO容易、長出的單晶比BBO大,而且在266nm輸出達(dá)40瓦時(shí),也未被打壞。在此領(lǐng)域,CLBO有替代BBO的趨勢。

3)非線性光學(xué)晶體的周期性極化準(zhǔn)相位匹配技術(shù)(QPM)

我國在周期及準(zhǔn)周期極化相位匹配的研究方面處于國際領(lǐng)先水平。由于這類準(zhǔn)相位匹配器件可以充分發(fā)揮晶體的非線性光學(xué)性能,而且一塊晶體可以同時(shí)完成倍頻、和頻、參量振蕩等功能。所以這類技術(shù)在光通信、激光顯示、空氣污染檢測、醫(yī)藥以及國防等方面都有重要的應(yīng)用,QPM材料及器件正顯示其極強(qiáng)的生命力。目前比較重要的有PPLN、PPKTP及PPRTA等(“PP”也為“準(zhǔn)相位匹配”表示法之一)。

4)紅外波段的非線性光學(xué)晶體

相對(duì)于可見和紫外波段的非線性晶體,紅外波段的非線性晶體發(fā)展比較慢,主要原因是現(xiàn)有的紅外非線性晶體的光損傷閾值太低,直接影響了實(shí)際使用。由于紅外非線性光學(xué)晶體在軍事上有重要應(yīng)用前景,這一類晶體材料成為非線性光學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

5)新型的光折變晶體材料

現(xiàn)有的光折變材料如LiNbO3、BaTiO3等在進(jìn)行光學(xué)信息存儲(chǔ)應(yīng)用時(shí),其光折變響應(yīng)速度還不夠快、存儲(chǔ)噪聲還比較大,這兩方面的性能還不能與目前廣泛應(yīng)用的電磁存儲(chǔ)技術(shù)相比。故必須尋找新型的、性能更好的光折變晶體材料或進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)有的光折變材料改性提高。

四、發(fā)展思想和重點(diǎn)

我國在非線性光學(xué)晶體的產(chǎn)業(yè)化方面也取得了明顯進(jìn)展,建立了一些生產(chǎn)線,某些晶體品種已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化,如KTP、LBO、BBO、LN、LT等,產(chǎn)品除滿足國內(nèi)需求外,還大量出口。

但是,當(dāng)前我國非線性晶體的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程與技術(shù)發(fā)展的需要還有很大差距,尚未在質(zhì)和量兩方面滿足傳統(tǒng)工業(yè)及高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的要求;整體的研究(應(yīng)用)開發(fā)水平特別是產(chǎn)業(yè)化水平與國外還有相當(dāng)大的差距,還沒有形成一套有機(jī)聯(lián)系的真正意義上的產(chǎn)業(yè)體系。具體表現(xiàn)在:

1)生產(chǎn)裝備落后,控制水平低、單機(jī)產(chǎn)量少、成品率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等;

2)產(chǎn)業(yè)分散、規(guī)模?。承┢贩N如LiNbO3,總產(chǎn)量雖然大,但大而不強(qiáng),產(chǎn)品檔次低,光學(xué)級(jí)晶體少,多為壓電級(jí));

3)品種少、規(guī)格不齊全,元器件和發(fā)達(dá)國家差距更大,這與晶體深加工如拋光、鍍膜和元器件精密加工制作等水平差有關(guān);

4)產(chǎn)業(yè)化、工程化水平低,一方面某些性能優(yōu)異的晶體材料,尚處在實(shí)驗(yàn)室研究階段,不能滿足高技術(shù)發(fā)展的需要,另一方面實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平極需提高;

5)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)乏力,資源沒有有效利用,未建立起完整的產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)體系。管理體制條塊分割;投資強(qiáng)度低且分散;與晶體生產(chǎn)配套的原材料、專用儀器設(shè)備的發(fā)展不平衡;產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)極待加強(qiáng),同行之間的無序競爭有待解決。生產(chǎn)與應(yīng)用之間未建立起有效結(jié)合機(jī)制,新材料、新產(chǎn)品推廣、應(yīng)用乏力。

發(fā)展思想

根據(jù)我國在非線性晶體部分領(lǐng)域處于優(yōu)勢地位,以國際光電功能晶體產(chǎn)業(yè),特別是激光與非線性晶體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢和世界市場為導(dǎo)向,集中力量,發(fā)揮優(yōu)勢,采取重點(diǎn)突破,集中力量攻克一部分對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)有重大意義的晶體品種,使我國的非線性晶體產(chǎn)值在2010年達(dá)到15億元,2020年達(dá)到30億元。

發(fā)展重點(diǎn)

1)光通信和集成光學(xué)使用的非線性光學(xué)晶體,包括準(zhǔn)相位匹配(QPM)多疇結(jié)構(gòu)晶體材料與元器件;

2)激光電視紅、綠、藍(lán)三基色光源使用的非線性光學(xué)晶體;

3)應(yīng)用于下一代光盤藍(lán)光光源的半導(dǎo)體倍頻晶體(如KN和某些可能的QPM產(chǎn)品);

4)新型紅外、紫外、深紫外非線性晶體的研發(fā)和生產(chǎn)。

 

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