光功能材料非線性光學(xué)材料

通常是指其本身的電極化強(qiáng)度特性在強(qiáng)光場(chǎng)作用下能發(fā)生感應(yīng)非線性變化的一類光學(xué)介質(zhì)。其作用原理、分類和用途可參見(jiàn)非線性光學(xué)和非線性光學(xué)材料。

是指其析射率特性在聲波場(chǎng)作用下發(fā)生感應(yīng)變化的一類透明光學(xué)介質(zhì)。在聲波場(chǎng)作用下，材料內(nèi)部的密度發(fā)生周期性起伏變化，從而引起折射率的周期性起伏變化，這使介質(zhì)本身相當(dāng)于一種相位光柵，從而可對(duì)定向入射光束產(chǎn)生衍射作用。對(duì)聲光材料的要求，是應(yīng)具有較高的聲光作用的品質(zhì)因數(shù)，以及較小的聲損耗與光損耗。常用的聲光材料有熔石英、高鉛玻璃以及鉬酸鉛(PbMoO)二氧化碲(TeO)和磷化鎵(GaP)晶體等。聲光材料通常制成聲光開(kāi)關(guān)，用來(lái)對(duì)光進(jìn)行調(diào)制；或者制成聲光偏轉(zhuǎn)器，用來(lái)對(duì)光速指向進(jìn)行控制（見(jiàn)聲光作用）。

通常是指其折射率在外加力場(chǎng)作用下發(fā)生感應(yīng)雙折射式變化的一類光學(xué)材料，其作用原理是基于彈性-光學(xué)效應(yīng)，亦即在外界力場(chǎng)作用下,材料本身產(chǎn)生彈性力學(xué)應(yīng)變，從而導(dǎo)致折射率的感應(yīng)變化。常用的彈光材料是一些具有較大彈光系數(shù)的透明光學(xué)介質(zhì)，如玻璃、晶體、塑料等，它們多用在光測(cè)彈性力學(xué)研究中。

指折射率在外加磁場(chǎng)作用下發(fā)生感應(yīng)變化的一類光學(xué)材料；其作用原理是基于各種磁光效應(yīng)，如法拉第磁致旋轉(zhuǎn)、磁致二向色性以及磁致雙折射效應(yīng)等。磁光材料分為抗磁和順磁材料兩類。常用的抗磁材料為特高鉛玻璃、硫化砷玻璃等；順磁材料為含氧化鋱(TbO)玻璃以及氧化銪(EuO)、硒化銪(EuSe)晶體，此外還有鐵磁晶體如氟化鐵(FeF)釔鐵石榴石(YFeO)等。在激光技術(shù)中，利用特高鉛玻璃類材料制成的法拉第旋轉(zhuǎn)器，既可起到一種快速光開(kāi)關(guān)作用，又可起到一種反向光隔離器的作用，有較大的應(yīng)用價(jià)值。

通常是指折射率在外界電場(chǎng)（直流或交變場(chǎng)）作用下發(fā)生感應(yīng)雙折射式變化的材料；其作用原理一種是基于線性電光效應(yīng)（泡克耳斯效應(yīng)），另一種是基于二次電光效應(yīng)（光學(xué)克爾效應(yīng)）。線性電光效應(yīng)的特點(diǎn)是感應(yīng)折射率變化正比于外界電場(chǎng)強(qiáng)度的一次方，因而要求產(chǎn)生該效應(yīng)的材料必須是不具對(duì)稱中心的各向異性晶體；克爾效應(yīng)的特點(diǎn)是感應(yīng)折射率變化正比于外加電場(chǎng)強(qiáng)度的二次方，產(chǎn)生該效應(yīng)的材料可以是具有任意對(duì)稱性質(zhì)的晶體或各向同性介質(zhì)。常用的線性電光效應(yīng)的材料是諸如磷酸二氫鉀(KDP)、磷酸二氫銨（ADP）、鈮酸鋰(LiNbO)碘酸鋰(LiIO)等不具有中心對(duì)稱性的晶體；常用的二次電光效應(yīng)的材料是一些具有較大克爾常數(shù)的有機(jī)液體如硝基苯苯[kg2]CS等 上述兩類電光材料通常用來(lái)制成光開(kāi)關(guān)元件或光調(diào)制元件，由外加電場(chǎng)加以控制。

通常是指在一定泵浦方式作用下，專門用來(lái)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生激光發(fā)射或放大作用的光學(xué)介質(zhì)（見(jiàn)激光器）。

光學(xué)功能材料按其與外場(chǎng)強(qiáng)度的相互關(guān)系，分為線性的和非線性的兩種。光通過(guò)透明的非鐵磁性材料時(shí)，材料產(chǎn)生的極化場(chǎng)（P）與光波電場(chǎng)（E）的關(guān)系如下：

P=X1E X2E2 X3E3 ……式中X為極化系數(shù)。在弱光波電場(chǎng)作用下，材料只產(chǎn)生線性極化（式中第一項(xiàng)），稱線性光學(xué)效應(yīng)，此時(shí)入射光的電磁波頻率與材料極化的次級(jí)電磁波頻率相同，X稱一次二階極化系數(shù)。當(dāng)外加場(chǎng)強(qiáng)增大，材料產(chǎn)生的極化場(chǎng)與光波電場(chǎng)成二次、三次和更高次項(xiàng)關(guān)系時(shí)，極化的次級(jí)電磁波頻率與入射光電磁波頻率不相同，材料產(chǎn)生非線性光學(xué)效應(yīng)。在外場(chǎng)作用下，產(chǎn)生線性光學(xué)效應(yīng)的材料稱為線性光學(xué)功能材料；產(chǎn)生非線性光學(xué)效應(yīng)的材料稱為非線性光學(xué)功能材料。

光學(xué)功能材料還可按材料凝聚狀態(tài)分為氣體、液體和固體（晶體、陶瓷、玻璃、薄膜或超晶格）等材料；按應(yīng)用效應(yīng)又分為激光頻率轉(zhuǎn)換材料、電光材料、聲光材料、磁光材料和光感應(yīng)雙折射材料。光學(xué)功能材料具有利用光波自身強(qiáng)度和外加電、磁、機(jī)械場(chǎng)對(duì)光波的強(qiáng)度、頻率、相位、偏振進(jìn)行控制的能力，從而在現(xiàn)代光電子技術(shù)中廣泛用于實(shí)現(xiàn)激光頻率轉(zhuǎn)換，改善激光器的脈寬、模式，進(jìn)行多種光學(xué)信息處理等。2100433B

《光電功能材料與器件》在介紹光電功能材料的基本理論、材料種類、器件設(shè)計(jì)和性能表征的基礎(chǔ)上，將已學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論課如光學(xué)、電磁學(xué)、固體物理、量子力學(xué)等的基本理論與實(shí)際材料、器件相結(jié)合。

《光電功能材料與器件》的章節(jié)設(shè)計(jì)、內(nèi)容規(guī)劃及編寫(xiě)工作均由周忠祥負(fù)責(zé)，同時(shí)參加編寫(xiě)的人員還有宮德維（第一、二、八章）、孟慶鑫（第三、四、八章）、李均（第四、六章）、田浩（第五、七章）。全書(shū)由周忠祥、孟慶鑫負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。

2017年6月5日，《光電功能材料與器件》由高等教育出版社出版。