1.2 激光技术对非线性光学晶体的基本要求

1.2.1 晶体必须具备大的非线性光学系数

这里应该指出的是,对于非线性光学的研究,通常使用的方法是利用非线性光学晶体的d36系数来测量其倍频系数的。由于晶体的带宽与晶体的倍频系数拥有异常紧密的联系,晶体的带隙越宽,其倍频系数越小，所以对于在不同的波段内使用的非线性光学晶体，其倍频系数大小的标准也是不一样的。例如,对于透过窗口在λ<200nm的紫外非线性光学晶体，一般可以认为该晶体的倍频系数d≥d36(KDP)时即拥有较大的倍频效应了；对于200nm<λ<300nm的区域内使用的非线性光学晶体，其具有较大倍频效应的要求是d=3-5d36(KDP)；可见光区域内使用的具有较大倍频效应的非线性光学晶体的要求为d>10d36(KDP)；而对使用于红外区域(1μm<λ<10μm)的红外非线性光学晶体,则要求其d>30-50d36(KDP)才算拥有较大的倍频效应。

1.2.2 晶体必须具备适当的双折射率

    晶体的双折射率作为一个非常重要的参数,在非线性光学晶体的应用中直接影响到了晶体的性能和使用范围。例如,在光参量振荡和光参量放大器中,就需要使用具有较大折射率的晶体,一般要求△n≈0.1,这样才能获得较宽的可调谐范围。而对于一些指定的频率转变,则优先使用那些满足相位匹配的且△n值更小的晶体。这是因为随着△n值的变小,晶体的可允许角变大、离散角变小,还有可能具有晓得群速失配。优秀的非线性光学晶体的这些参数的合理性显然是非常重要的。在设计新型非线性光学晶体的探索道路上,根据实际需要,从微观结构的角度出发,设计出合理的双折射率具有非常重要的意义。

1.2.3 晶体必须具备相应的透光范围

对于一个优秀的非线性光学晶体来说,我们要求其应当具有适当的透光范围。而且为了使晶体拥有更好的抗强激光的能力,晶体在其透光范围内的光吸收系数应当越小越好。现有的红外非线性光学晶体存在的一个主要问题,就是它们在红外区的吸收系数太大(均远大于1%),从而导致它们的抗光损伤阈值大为降低。文献综述

1.2.4 晶体必须具备高的光损伤阈值

    随着科技的发展，无论是军用还是民用的激光器的输出能量都越来高，并且非线性光学晶体所能承受的光功率密度的提高能够使得谐波转换率随之提高，因此，具有高的光损伤阈值是优秀的非线性光学晶体必不可少的条件。例如，虽然KTP晶体的倍频系数是LBO晶体倍频系数的3倍左右，但由于KTP晶体的光损伤阈值比LBO晶体的光损伤阈值低一个数量级，因此对于从1.064μm到0.532μm的谐波转换，在大能量及高功率密度的基波光条件下仍以采用LBO晶体为佳，对中、小能量及功率密度的谐波转换，则仍以采用KTP晶体为宜。

1.2.5 要求晶体的物化性能好，不易潮解

另外对于优秀的非线性光学晶体，还要求其具有有易于生长、易于加工等特点。

上述的这些条件是作为优秀的非线性光学晶体的必要的基本条件。对于非线性光学晶体的研究有着非常重要的指导作用。因此，从非线性光学晶体分子设计的角度出发，我们的目的就是要有一套方法能使我们在生长单晶之前，就能够对此化合物的性能进行预测(包括理论计算以及对液态、粉末倍频效应的测定)，以便决定此种化合物是否有可能成为一个有实用价值的非线性光学晶体，从而进人单晶体的生长研究。

上述这些条件虽然不是激光技术对非线性光学晶体所提出的全部条件，但可以认为是必须的基本条件。只要一个晶体能满足这5个条件，就有可能成为一个优秀的具有实用价值的非线性光学晶体。因此，从非线性光学晶体分子设计的角度出发，我们的目的就是要有一套方法能使我们在生长单晶之前，就能够对此化合物的性能进行预测(包括理论计算以及对液态、粉末倍频效应的测定)，以便决定此种化合物是否有可能成为一个有实用价值的非线性光学晶体，从而进人单晶体的生长研究。