光功能材料概要课件.pptx

1、一、光功能材料简介 光功能材料（optical function materials）指在外场（电、光、磁、热、声、力等）作用下，利用材料本身光学性质（如折射率或感应电极化）发生变化的原理，去实现对入射光信号的探测、调制以及能量或频率转换作用的光学材料的统称。第1页/共26页电光材料的应用：智能调光玻璃第2页/共26页 太阳能电池板第3页/共26页第4页/共26页光纤第5页/共26页 水立方节水节电，膜结构等相关技术使自然光能得到充分利用，现在平均每天99小时使用自然光，省电效果显著第6页/共26页第7页/共26页二、光功能材料的分类按照具体作用机理或应用目的之不同电光材料磁光材料弹光材料声光

2、材料热光材料非线性光学材料激光材料等多种第8页/共26页电光材料 通常是指折射率在外界电场（直流或交变场）作用下发生感应双折射式变化的材料。利用电光材料的电光效应可实现对光波的调制。2023-5-2第9页/共26页电光材料 作用原理：1.基于线性电光效应（泡克耳斯效应）线性电光效应的特点是感应折射率变化正比于外界电场强度的一次方，因而要求产生该效应的材料必须是不具对称中心的各向异性晶体；常用的线性电光效应的材料是诸如磷酸二氢钾(KDP)、磷酸二氢铵（ADP）、铌酸锂(LiNbO)碘酸锂(LiIO)等不具有中心对称性的晶体；2023-5-2第10页/共26页电光材料 作用原理：2.基于二次电光效

3、应（光学克尔效应）克尔效应的特点是感应折射率变化正比于外加电场强度的二次方，产生该效应的材料可以是具有任意对称性质的晶体或各向同性介质。常用的二次电光效应的材料是一些具有较大克尔常数的有机液体如硝基苯苯kg2CS等2023-5-2第11页/共26页电光材料 应用：电控光开关:可制作超快速电光快门。光强度的电调制:可制成光强度的线性调制器。光偏转器:利用电光晶体可制成两类电控光束偏转器。光频率调制:这种调制可用外差法或锁相技术灵敏检出。波导效应：将电光材料制成波导，就可以低的调制或开关电压来实现波导模的调制、开关和偏转。由此可制成小型、紧凑的各种光电子器件。2023-5-2第12页/共26页磁光

4、材料 指折射率在外加磁场作用下发生感应变化的一类光学材料。2023-5-2第13页/共26页磁光材料作用原理:法拉第磁致旋转、磁致二向色性以及磁致双折射效应等。分类：抗磁材料：特高铅玻璃、硫化砷玻璃等。顺磁材料：含氧化铽玻璃以及氧化铕、硒化铕晶体等。应用：在激光技术中，利用特高铅玻璃类材料制成的法拉第旋转器，既可起到一种快速光开关作用，又可起到一种反向光隔离器的作用，有较大的应用价值。2023-5-2第14页/共26页弹光材料 指其折射率在外加力场作用下发生感应双折射式变化的一类光学材料。2023-5-2第15页/共26页弹光材料作用原理：基于弹性-光学效应即在外界力场作用下,材料本身产生弹性

5、力学应变，从而导致折射率的感应变化。应用：玻璃、晶体、塑料2023-5-2第16页/共26页声光材料 指其析射率特性在声波场作用下发生感应变化的一类透明光学介质。2023-5-2第17页/共26页声光材料作用原理：在声波场作用下，材料内部的密度发生周期性起伏变化，从而引起折射率的周期性起伏变化，这使介质本身相当于一种相位光栅，从而可对定向入射光束产生衍射作用。对声光材料的要求，是应具有较高的声光作用的品质因数，以及较小的声损耗与光损耗。2023-5-2第18页/共26页声光材料常用的声光材料：熔石英、高铅玻璃以及钼酸铅(PbMoO)二氧化碲(TeO)和磷化镓(GaP)晶体等。应用：声光材料通常

6、制成声光开关，用来对光进行调制；或者制成声光偏转器，用来对光速指向进行控制。2023-5-2第19页/共26页非线性光学材料 指其本身的电极化强度特性在强光场作用下能发生感应非线性变化的一类光学介质。所以又称强光作用下的光学材料。2023-5-2第20页/共26页非线性光学材料作用原理：利用非线性光学晶体的倍频、和频、差频、光参量放大和多光子吸收等非线性过程可以得到频率与入射光频率不同的激光，从而达到光频率变换的目的。应用：激光频率转换、四波混频、光束转向、图象放大、光信息处理、光存储、光纤通讯、水下通讯、激光对抗及核聚变等研究领域。2023-5-2第21页/共26页激光材料 指在一定泵浦方式

7、作用下，专门用来实现粒子数反转并产生激光发射或放大作用的光学介质。2023-5-2第22页/共26页激光材料固体激光材料分为两类：1.以电激励为主的半导体激光材料一般采用异质结构，由半导体薄膜组成，用外延方法和气相沉积方法制得。2.通过分立发光中心吸收光泵能量后转换成激光输出的发光材料。这类材料以固体电介质为基质，分为晶体和非晶态玻璃两种。2023-5-2第23页/共26页三、光功能材料现状 光功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高科技产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视光功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。第24页/共26页第25页/共26页2023-5-2感谢观看！第26页/共26页