非線性光學晶體的具體功能

非線性光學晶體是一種可以對激光束進行調制、調幅、調偏、調相的重要的光學晶體材料，是激光器中的一種重要材料。隨著激光技術在工業、農業、軍事、醫學等領域中得到廣泛應用，研制新型非線性光學晶體也成為國際光電子科技領域、新材料科技領域的前沿和熱門課題。

20世紀60年代，美國貝爾實驗室發現了鈮酸鋰晶體（LiNbO33），但由于該晶體具有嚴重的光感應折射變化，因此始終無法在較高功率激光器上作為倍頻器件。70年代，美國杜邦公司中央實驗室首次發現KTP晶體，但直到80年代才獲得有工業應用價值的大尺寸KTP晶體。

自80年代以來，我國在非線性光學晶體材料的研制方面取得了長足進展。機電部209所首次研制出摻5％克分子的Mg：LiN-bO3晶體，使LiNbO3晶體的抗光損傷閾值提高到>10MW／cm2。該生長工藝當時被美國廣泛采用。1989年該所成功研制出摻7％克分子的MgO：LiNbO3和rri：MgO：LiNbO3兩種單晶，在保持高光學均勻性的同時，使晶體的抗光損傷閾值達到60MW／cm2。該晶體作為Nb：YAG激光腔內倍頻晶體，其輸出效率達61％，為同類晶體的國際最高水平。

中國科學院福建物質結構研究所經過多年的實驗研究，于1984年正式宣布發現BBO晶體。該晶體的倍頻系數是KDP晶體的4倍，相匹配范圍可達到2．6μ～400nm（基波），紫外區的最短輸出波長為189nm，從而滿足了科學家們對400～20nm紫外區相干輻射的多方面的需要。因此，當時被國際激光科技界推崇為在光電子技術領域內可與大功率半導體激光器相提并論的最有意義的進展之一。隨后，該所又推出一種更新的非線性光學晶體——LBO。這種晶體的出現解決了KIP、MgO：LiNbO3晶體不能用于強激光（>100MW／cm2）倍頻的困難，并克服了BBO晶體的某些缺點，成為又一個有重要實用價值的新晶體。

在此基礎上，中國科學院福建物質結構研究所于1989年，采用“晶體非線性光學效應離子基團理論”，系統地計算和研究了硼酸鹽體系的基因結構和微觀倍頻效應、晶體紫外區吸收邊的相互關系。在此理論研究的基礎上通過化學合成、物化分析、晶體生長和系統的光學、電學測試，終于發明了一種具有很大實用價值的新型非線性光學晶體材料——三硼酸鋰（LiB3O3）。該晶體在近紅外、可見光和紫外波段高功率脈沖激光及高平均功率激光的倍頻、和頻、參量振蕩和放大器件，腔內倍頻器件等方面有廣泛的用途。美國《激光和電光》雜志將這項發明評為1989年度國際十大高技術產品之一，井已在國內外一些實驗室及激光工業界廣泛使用。

新型非線性光學晶體三硼酸鋰的研究成功，進一步促進了國內外研究硼酸鹽非線性光學晶體材料與激光器件的深人發展。