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1、非线性光学晶体还具有电光效应，可用于制造Q开关、相位调制器、电光偏转器等。这些光电子元器件的应用，提高了激光器的性能，扩大了激光的应用范围，促进了激光技术的应用和发展。随着激光、红外和光通信技术的发展，各种光学晶体元件的应用也越来越广泛。第二章光在各向异性介质中的传输特性本章从光的电磁理论出发，以晶体为核心,讨论光在各向异性介质中的传输特性1.什么是晶体？什么是人工晶体？人工晶体有哪些类型？晶体是指原子、离子或分子在空间做长程的有序排列，并形成一定的点阵结构的物质。人工晶体：采用人工方法合成的晶体。人工晶体可粗略分为：激光晶体，非线性光学晶体，光学晶体，
2、双折射晶体，闪烁晶体，电光、磁光、声光调制晶体，半导体晶体，光折变晶体，压电晶体，红外探测晶体。按照功能不同激光晶体是指受激辐射后能够发射出激光的人工晶体。激光晶体元器件是固体激光器中的激光工作物质和核心元器件之一。非线性光学晶体具有非线性光学效应。当入射激光在非线性光学晶体中传播时，会发生激光的“变频”，即输出激光的波长与入射激光的波长不同，从而产生新波长的激光。由于非线性光学晶体具有将基频激光，变频为多种其他波长激光的作用，从而丰富了激光的波长，拓展了激光的应用领域，满足了人类对多种波长激光的需求。非线性光学晶体也由此而具有较大的商业价值。非线性光学
3、晶体元器件是固体激光器产生非基频激光的 核心元器件。目前应用最广泛的非线性光学晶体有LBO、BBO、KDP当k垂直于平面x2x3,中心截面与椭球的截线方程为当k垂直于平面x1x3,中心截面与椭球的截线方程为结论:椭圆沿x2或x1轴的半轴长度均为no,而沿x3轴的半轴长度为ne.一是:D平行光轴,折射率为ne二是:D垂直光轴和k,折射率为no当k与光轴x3夹角为θ时的情况ononex2x3ononex1x3说明:当波矢k垂直光轴时,晶体将允许有两个线偏振光传播.这时D//E,k//s?知道D的方向,确定E,k,s在晶体中，描述光学特性的参量与方向有关，因方
4、向而异，它们是一些张量。一.晶体的光学各向异性晶体结构的主要特点:组成晶体的各基元(原子、分子、离子或其集团)在空间排列组合时，表现出一定的空间周期性和对称性。接下来，先简单介绍有关张量的基础知识，然后讨论描述晶体光学特性的参量。(一).张量的基础知识1.什么是张量?结构特点:导致了晶体宏观性质的各向异性，这样，其光学特性也就表现出各向异性。那么，什么是光的各向异性？即在各个不同的方向上具有不同的物理性质，如力学、热学、电学、光学性质等张量是使一个矢量与一个或多个其它矢量相关联的量比如，矢量p与矢量q有关，则其关系应为在直角坐标系o-x1x2x3中，上式
5、可表示为矩阵形式表示矢量p表示矢量q关联p和q的二阶张量表示二阶张量2阶张量有9个分量，每个分量都与一对坐标相关:一般分量形式为按照爱因斯坦求和规则：若在同一项中下标重复两次，则可自动地按该下标求和按一定顺序同一项中,下标j出现两次由于张量Tij关联两个矢量，因此,矢量p的某坐标分量不仅与q矢量的同一坐标分量有关，还与其另外两个分量有关。如果矢量p与两个矢量u和v相关，其一般关系式为其分量表示式为3阶张量,有27个分量三阶张量的矩阵表示张量分量个数实际上，一个标量可以看作是一个0阶张量，一个矢量可以看作是一个1阶张量。从分量的标记方法看，标量无下标，矢量
6、有一个下标，2阶张量有两个下标，3阶张量有三个下标。因此，下标的数目等于张量的阶数。3n2.张量的变换?由于张量的分量与坐标有关，所以当坐标系发生变化时，张量的表示式随之发生变化。张量的阶数,或者叫张量的下标数张量变换定律3.对称张量什么是对称张量?与任何二次曲面一样，2阶对称张量存在着一个主轴坐标系，在该主轴坐标系中，张量只有三个对角分量非零，为对角化张量。一个2阶张量[Tij]，如果有Tij=Tji，[Tij]称为对称张量对称张量独立分量?对于一个2阶张量,它应当有9个独立分量,但当它为对称张量时,只有6个独立分量对角化张量当坐标系进行主轴变换时，2
7、阶对称张量即可对角化。对称张量的对角化例如，某一对称张量张量代表一种物理量，进行坐标变换时，改变的只是表示方式，其物理量本身并不因此而发生变化;矩阵只有数学意义,不代表某种物理量。因此，有时把张量写在方括号内，把矩阵写在圆括号内，以示区别。经主轴变换张量与矩阵区别(二).晶体的介电张量介电常数ε：表征介质电学特性的参量各向同性介质：D与E满足：各向异性介质：由于介质的极化具有各向异性D和E间的关系为介电常数ε是标量，D与E的方向相同，即D矢量的每个分量只与E矢量的相应分量线性相关。介电常数是二阶张量由光的电磁理论知，晶体的介电张量是一个对称张量，因此它有
8、六个独立分量。经主轴变换后的介电张量成对角张量，只有三个非零的对角分量:介电常数
