本書收集了1999年以前被人們廣泛研究和應(yīng)用的77種非線性光學晶體,按照基本的非線性光學晶體、常用的非線性光學晶體、其他無機非線性光學晶體和其他有機非線性光學晶體的次序排列。對于每一種晶體都給出了包括當時最新發(fā)表的所有基本數(shù)據(jù):晶體的對稱性及結(jié)構(gòu)、密度、硬度、線性吸收系數(shù)、折射率等。
《非線性光學晶體手冊(第3版修訂本)》歷經(jīng)三版,收集了20世紀60年代開始到1999年為止被人們廣泛研究和應(yīng)用的77種非線性光學晶體的基本數(shù)據(jù)資料,并完整而簡明地介紹了與非線性晶體光學和非線性光學晶體應(yīng)用相關(guān)的基礎(chǔ)理論。
與《非線性光學晶體手冊(第3版修訂本)》同時翻譯出版的《非線性光學晶體——一份完整的總結(jié)》,則總結(jié)了21世紀以來在非線性光學晶體研究和應(yīng)用方面的新成就,為讀者提供了新發(fā)展領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。
兩《非線性光學晶體手冊(第3版修訂本)》相結(jié)合,給出了近50年非線性光學晶體研究的概貌、主要的理論和材料成果,為讀者了解非線性光學晶體研究和發(fā)展的全貌提供了重要的基礎(chǔ),對于非線性光學晶體及激光技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者具有重要的參考價值。
自20世紀60年代激光問世以來,非線性光學得到了快速發(fā)展。它是研究激光與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的各種非線性光學現(xiàn)象的一門學科。非線性光學有許多應(yīng)用:開辟新的激光波段,壓縮激光脈寬,提高光譜分辨率,消除光在傳播中的畸變等。非線性光學晶體是非線性光學的重要基礎(chǔ)。利用非線性光學晶體可以制作改變激光波長頻率的變化裝置:光開關(guān)等。由于它們的特殊重要性,非線性光學晶體已經(jīng)成為晶體材料基礎(chǔ)上發(fā)展起來和激光技術(shù)相關(guān)的新型交叉學科。
由V.G。Dmitriev,G.G.Gurzadyan和D。N.N:ikogosyan三人編著的《非線性光學晶體手冊》歷經(jīng)三版,收集了自20世紀60年代開始到1999年為止被廣泛研究和應(yīng)用的77種非線性光學晶體的基本數(shù)據(jù)資料,并完整而簡明地介紹了非線性晶體光學和非線性光學晶體應(yīng)用相關(guān)的基礎(chǔ)理論,有很重要的學習和參考價值。其后,《非線性光學晶體手冊》作者之一的D.N.Nikogosyan又在該手冊的基礎(chǔ)上,重新編著了《非線性光學晶體——一份完整的總結(jié)》一書。這本書從體例上基本上繼承了《非線性光學晶體手冊》的特色和優(yōu)點,翔實地、有分析和選擇地給出了述及晶體的重要數(shù)據(jù),并對晶體的特點及應(yīng)用作出了自己的評價。這本書根據(jù)研究和應(yīng)用工作的進展,保留了《非線性光學晶體手冊》中仍然有重要應(yīng)用和參考價值的34種晶體(剔除了43種),又代之以新的30種晶體,并對所有的數(shù)據(jù)進行了更新和校對。這兩本書的出版,從一個側(cè)面反映了非線性光學晶體研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。
從上述兩本書所收集的晶體,我們可以欣慰地看到中國晶體生長工作者在非線性光學晶體領(lǐng)域的成就和貢獻。自20世紀80年代以來,我國非線性光學晶體的研究從跟蹤仿制到走上獨立研究和發(fā)展新材料的歷史,是我國科學發(fā)展的一個縮影。其中值得指出的是,我國科學工作者運用分子設(shè)計學方法相繼發(fā)現(xiàn)了B-BBO、LBO和KBBF等重要的非線性光學晶體。2009年2月《自然》雜志專門撰文介紹了中國深紫外非線性光學晶體研究在國際上的領(lǐng)先狀況,認為“其他國家在晶體生長方面的研究目前來看是無法趕上中國的”。從第一本書修訂出版的1999年,到后一本書出版的2005年,新發(fā)展的30種晶體中,至少有一半以上的晶體是由中國科學家首先發(fā)現(xiàn)或已經(jīng)做了大量工作的。這兩本書從一個角度反映了中國在非線性光學晶體研究領(lǐng)域的成就。
縮略語表
第1章 引言
第2章 非線性晶體光學
2.1 在非線性介質(zhì)中三波和四波(三頻率和四頻率)相互作用
2.2 相位匹配條件
2.3 單軸晶體的光學
2.4 單軸晶體相位匹配類型
2.5 在單軸晶體中相位匹配角的計算
2.6 單軸晶體表面光波的反射和折射
2.7 雙軸晶體光學
2.8 雙軸晶體的相位匹配類型
2.9 雙軸晶體中相位匹配角的計算
2.10 晶體對稱性和有效非線性:單軸晶體
2.11 晶體對稱性和有效非線性:雙軸晶體
2.12 非線性頻率轉(zhuǎn)換效率理論
2.13 波失配和相位匹配帶寬
2.14 在一些特殊情況下非線性頻率轉(zhuǎn)換效率的計算
2.14.1 平面波固定場近似
2.14.2 基波虧損(“非線性范圍”)
2.14.3 在固定場近似下發(fā)散基波輻射線束的sHG
2.14.4 在非線性范圍內(nèi)發(fā)散基波輻射線束的sHG
2.14.5 固定強度近似
2.14.6 超短激光脈沖的頻率轉(zhuǎn)換
2.14.7 在穩(wěn)態(tài)范圍中有限孔徑激光束的頻率轉(zhuǎn)換
2.14.8 線性吸收
2.15 其他評論
第3章 非線性光學晶體的性質(zhì)
3.1 基本的非線性光學晶體
3.1.1 LiB305,三硼酸鋰(LBO)
3.1.2 KH2P04,磷酸二氫鉀(KDP)
3.1.3 KD2PO4,氘化磷酸二氫鉀(DKDP)
3.1.4 NH4H2PO4,磷酸二氫銨(ADP)
3.1.5 p—BaB2O4,偏硼酸鋇(BBO)
3.1.6 LilO3,碘酸鋰
3.1.7 KTiOPO4,磷酸鈦氧鉀(KTP)
3.1.8 LiNbO3,鈮酸鋰
3.1.9 KNbO3,鈮酸鉀
3.1.10 AgGaS2,硫鎵銀
3.1.11 ZnGeP2,磷鍺鋅
3.2 常用的非線性光學晶體
3.2.1 KB5O8·4H2O,四水合五硼酸鉀(KB5)
3.2.2 CO(NH2)2,尿素
3.2.3 CsH2AsO4,砷酸二氫銫(CDA)
3.2.4 CsD2AsO4,氘化砷酸二氫銫(DCDA)
3.2.5 KTiOAsO4,砷酸鈦氧鉀(KTA)
3.2.6 MgO:LiNbO3,氧化鎂摻雜鈮酸鋰
3.2.7 Ag3AsS3,淡紅銀礦
3.2.8 GaSe,硒化鎵
3.2.9 AgGaSe2,硒鎵銀
3.2.10 CdSe,硒化鎘
3.2.11 CdGeAs2,砷鍺鎘
3.3 其他無機非線性光學晶體
3.3.1 KB5O8·4D2O3氘化四水合五硼酸鉀(DKB5)
3.3.2 CsB305,三硼酸銫(CBO)
3.3.3 BeSO4·4H2O,四水合硫酸鈹
3.3.4 MgBaF4,氟化鋇鎂
3.3.5 NH4D2P04,氘化磷酸二氫銨(DADP)
3.3.6 RbH2PO4,磷酸二氫銣(RDP)
3.3.7 RbD2P04,氘化磷酸二氫銣(DRDP)
3.3.8 KH2As04,砷酸二氫鉀(KDA)
3.3.9 KD2AsO4,氘化砷酸二氫鉀(DKDA)
……
3.4 其他有機非線性光學晶體
3.5 結(jié)晶石英的性質(zhì)
3.6 新進展
第4章 非線性晶體的應(yīng)用
4.1 釹激光器的激光諧波發(fā)生
4.1.1 在無機晶體中釹激光輻射的二次諧波發(fā)生
4.1.2 在有機晶體中1.064um輻射的二次諧波發(fā)生
4.1.3 腔內(nèi)SHG
4.1.4 三次諧波發(fā)生
4.1.5 四次諧波發(fā)生
4.1.6 五次諧波發(fā)生
4.1.7 1.3 18um輻射的諧波發(fā)生
4.2 高功率大口徑釹玻璃激光輻射的諧波發(fā)生
4.2.1 “角度失諧”方式
4.2.2 “偏振失配”方式
4.2.3 “偏振旁通”方式
4.2.4 各種方式的比較
4.2.5 實驗結(jié)果
4.2.6 “正交”方式
4.3 其他激光光源的諧波發(fā)生
4.3.1 紅寶石激光器
4.3.2 鈦寶石激光器
4.3.3 半導體激光器
4.3.4 染料激光器
4.3.5 氣體激光器
4.3.6 碘離子激光器
4.3.7 CO2激光器
4.3.8 其他激光器
4.3.9 飛秒脈沖的頻率轉(zhuǎn)換
4.4 和頻發(fā)生
4.4.1 上轉(zhuǎn)換到紫外區(qū)
4.4.2 紅外上轉(zhuǎn)換
4.4.3 CO2激光輻射上轉(zhuǎn)換到近IR和可見區(qū)
4.5 差頻發(fā)生
4.5.1 在可見區(qū)的DFG
4.5.2 在中紅外區(qū)的DFG
4.5.3 在遠紅外區(qū)的DFG
4.6 光參量振蕩
4.6.1 在紫外、可見及近紅外光譜范圍的OPO
4.6.2 中紅外區(qū)的OPO
4.6.3 OPO輻射轉(zhuǎn)換到紫外區(qū)
4.7 晶體中的受激拉曼散射和皮秒連續(xù)譜發(fā)生
參考文獻
附錄常用激光器的波長
名詞索引
譯者后記