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第一章　非线性光学晶体材料的理论基础 1

1.1　晶体学基础 2

1.1.1　晶体的点阵结构 2

1.1.2　晶体宏观对称性 6

1.1.3　晶体微观对称性 11

1.1.4　晶体薄膜对称性 18

1.1.5　晶体组成、结构与性质三者之间的相互关系 19

1.2　晶体的线性光学性质 20

1.2.1　光波在介质（晶体）中传播的基本方程 21

1.2.2　晶体的极化率和介电常数 22

1.2.3　光波在不同晶族晶体中传播 23

1.2.4　晶体的折射率色散 25

1.3　晶体的非线性光学性质 26

1.3.1　晶体的非线性光学现象 26

1.3.2　晶体的二阶非线性光学系数？ 27

1.3.3　相位匹配 34

1.3.4　光混频与光参量振荡 58

1.3.5　三阶非线性光学效应 61

1.3.6　晶体的电光效应 62

1.3.7　晶体的光折变效应 74

参考文献 77

第二章　非线性光学晶体概述 79

2.1　非线性光学晶体的发展概况 80

2.1.1　激光频率转换（变频）晶体 80

2.1.2　电光晶体 86

2.1.3　光折变晶体 89

2.1.4　激光自倍频晶体 93

2.1.5　有机非线性光学晶体 94

2.1.6　非线性光学晶体材料发展展望 96

2.2　优质非线性光学晶体生长 98

2.2.1　晶体生长的必要条件 99

2.2.2　晶体生长方法 99

2.2.3　晶体生长的基本过程 104

2.2.4　晶体的品质鉴定 108

2.3　非线性光学晶体应具备的性质 112

2.3.1　激光频率转换晶体 112

2.3.2　电光晶体 113

2.3.3　光折变晶体 113

2.3.4　非线性光学晶体的分类 114

参考文献 115

第三章　磷酸盐和碘酸盐晶体 117

一、磷酸盐晶体 117

3.1 KDP（KH2PO4）型晶体概述 117

3.2　KDP型晶体快速生长 124

3.2.1　KDP型晶体快速生长的新进展 125

3.2.2　KDP型晶体快速生长实验技术 127

3.2.3　KDP型晶体生长速度及其与晶体质量的关系 131

3.3 KDP（磷酸二氢钾）晶体 133

3.3.1 KDP晶体生长 134

3.3.2 KDP晶体的主要性质 137

3.3.3 KDP晶体的主要用途 142

3.4 DKDP（磷酸二氘钾）晶体 142

3.4.1 DKDP原料的合成 143

3.4.2 DKDP晶体生长 144

3.4.3　DKDP晶体生长中应注意的几个问题 148

3.4.4 DKDP晶体的主要性质 149

3.4.5 DKDP晶体的主要用途 151

3.5 ADP（磷酸二氢铵）晶体 151

3.5.1 ADP晶体生长 152

3.5.2 ADP晶体的主要性质 154

3.5.3 ADP晶体的主要用途 155

3.6 DCDA（砷酸二氘铯）晶体 156

3.6.1 DCDA原料的合成 156

3.6.2 DCDA晶体生长 157

3.6.3　DCDA晶体的主要性质 158

3.6.4 DCDA晶体的主要用途 160

3.7 KTP（KTiOPO4）型晶体概述 160

3.7.1 K1-xMxTiOPO4型晶体 163

3.7.2 KTiOP1-xAsxO4型晶体 164

3.7.3 KTi1-xMxOPO4（KTMP）型晶体 165

3.7.4 KTP同型双取代晶体 166

3.8 KTP（磷酸钛氧钾）晶体 168

3.8.1　高温溶液法生长KTP晶体 170

3.8.2 KTP晶体的生长基元 174

3.8.3　水热法生长KTP晶体 176

3.8.4 KTP晶体的主要性质 178

3.8.5 KTP晶体的主要用途 181

3.9　几种重要的KTP型晶体 182

3.9.1 KTiOAsO4（KTA）（砷酸钛氧钾）晶体 182

3.9.2 RbTiOPO4（RTP）（磷酸钛氧铷）晶体 184

3.9.3 RbTiOAsO4（RTA）（砷酸钛氧铷）和CsTiOAsO4（砷酸钛氧铯）晶体（CTA） 185

二、碘酸盐晶体 188

3.10 α-LiIO3（α碘酸锂）晶体 189

3.10.1 α-LiIO3晶体生长 189

3.10.2　α-LiIO3晶体的主要性质 194

3.10.3　α-LiIO3晶体的主要用途 196

3.11　α-HIO3（α碘酸）晶体 196

3.11.1　α-HIO3晶体生长 196

3.11.2　α-HIO3晶体的主要性质 196

3.11.3 α-HIO3晶体的主要用途 198

3.12 KIO3（碘酸钾）晶体 198

3.12.1 KIO3晶体的溶解度及单晶晶核形成 198

3.12.2 KIO3单晶生长 200

3.12.3 KIO3晶体的性质 200

3.13 AMoO3(IO3)（A=K,Rb,Cs）（碘钼酸盐）和A[(VO)2(IO3)3O2]（A=NH4,Rb,Cs）（碘钒酸盐）晶体 201

参考文献 202

第四章　硼酸盐晶体 208

4.1 KB5（五硼酸钾）晶体 210

4.1.1 KB5晶体生长 212

4.1.2 KB5晶体的主要性质 213

4.1.3 KB5晶体的主要用途 214

4.2 BBO（偏硼酸钡）晶体 214

4.2.1 BBO晶体结构 215

4.2.2 BBO晶体生长 216

4.2.3 BBO晶体的主要性质 222

4.2.4 BBO晶体的主要用途 225

4.3 LBO（三硼酸锂）晶体 225

4.3.1 LBO晶体结构 226

4.3.2 Li2O-B2O3体系相图 227

4.3.3 LBO晶体生长 228

4.3.4 LBO晶体的主要性质 230

4.3.5 LBO晶体的主要用途 232

4.4 CBO（三硼酸铯）晶体 233

4.4.1 CBO晶体生长 233

4.4.2 CBO晶体的主要性质 234

4.4.3 CBO晶体的主要用途 235

4.5 CLBO（硼酸铯锂）晶体 236

4.5.1 CLBO晶体生长 236

4.5.2 CLBO晶体的主要性质 237

4.5.3 CLBO晶体的主要用途 239

4.6　三硼酸铋（BiB3O6）晶体，高称BIBO晶体 240

4.6.1 BIBO晶体结构 240

4.6.2 BIBO晶体生长 241

4.6.3 BIBO晶体的主要性质 241

4.6.4 BIBO晶体的主要用途 242

4.7 KBBF（氟硼酸铍钾）晶体 243

4.8 SBBO（硼酸铍锶）晶体系列 244

4.8.1 SBBO（硼酸铍锶）晶体 244

4.8.2 TBO（硼酸铍钡）晶体 245

4.8.3 BABO（硼酸铝钡）晶体 246

4.8.4 KABO（硼酸铝钾）晶体 246

4.9 RCOB（三硼酸钙氧稀土）族晶体 247

4.9.1 YCOB（三硼酸钙氧钇）晶体 248

4.9.2 GdCOB（三硼酸钙氧钆）晶体 251

4.9.3 GdYCOB（三硼酸钙氧钇钆）晶体 252

4.10 硼磷酸盐——BaBPO5晶体 254

参考文献 255

第五章　铌酸盐与钛酸盐晶体 259

一、铌酸盐晶体 259

5.1 LN（铌酸锂）晶体 259

5.1.1 LN晶体结构 262

5.1.2 LN和掺质LN晶体生长 263

5.1.3 LN晶体的主要性质 271

5.1.4 LN晶体的主要用途 273

5.2 KN（铌酸钾）晶体 274

5.2.1 KN晶体结构 274

5.2.2 KN和掺质KN晶体生长 276

5.2.3 KN晶体的主要性质 279

5.2.4 KN晶体的主要用途 281

5.3 KLN（铌酸钾锂）晶体 282

5.3.1 KLN晶体生长 283

5.3.2 KLN晶体的主要性质 284

5.3.3 KLN晶体的主要用途 284

5.4 KTN（钽铌酸钾）晶体 284

5.5 BNN（铌酸钡钠）晶体 285

5.5.1 BNN晶体生长 287

5.5.2 BNN晶体的主要性质 288

5.5.3 BNN晶体的主要用途 290

5.6 SBN（铌酸锶钡）晶体 290

5.6.1 SBN晶体生长 290

5.6.2 SBN晶体的主要性质 291

5.6.3 SBN晶体的主要用途 293

5.7 改性的SBN晶体 293

二、钛酸盐晶体 295

5.8 BaTiO3（钛酸钡）晶体 295

5.8.1 BaTiO3和掺Ce:BaTiO3晶体生长 296

5.8.2 BaTiO3晶体的主要性质 300

5.8.3 BaTiO3晶体的主要用途 300

5.9 La2Ti2O7（钛酸镧）晶体 301

5.9.1 La2Ti2O7晶体生长 301

5.9.2 La2Ti2O7晶体的主要性质 302

5.9.3 La2Ti2O7晶体的主要用途 302

5.10 SrTiO3（钛酸锶）晶体 303

5.10.1 SrTiO3晶体生长 303

5.10.2 SrTiO3晶体的主要性质 304

5.10.3 SrTiO3晶体的主要用途 305

参考文献 305

第六章 半导体型非线性光学晶体 309

6.1　单质半导体型晶体 309

6.1.1 Se（硒）单晶体 310

6.1.2 Te（碲）单晶体 311

6.2　二元化合物半导体型晶体 313

一、α-ZnS（立方硫化锌）结构型晶体 313

6.2.1 GaAs晶体 315

6.2.2 ZnSe晶体 319

二、β-ZnS（六方硫化锌）结构型晶体 321

6.2.3　CdS晶体 323

6.2.4　CdSe晶体 325

6.3　三元化合物晶体 329

6.3.1 AgGaS2晶体 330

6.3.2 AgGaSe2晶体 334

6.3.3 Ag3AsS3晶体 338

6.3.4 CdGeAs2晶体 340

6.3.5 TlAsSe2晶体 342

6.3.6 HgCdTe2晶体 342

6.3.7 ZnGeP2晶体 343

6.4 CdGe(As1-xPx)2和AgGa(Se1-xSx)2固溶体晶体 344

6.4.1　固溶体单晶生长 344

6.4.2　固溶体单晶的一些性质 345

6.5　超晶格与量子结构 346

6.5.1　超晶格 346

6.5.2　量子结构 347

参考文献 348

第七章　有机非线性光学晶体 351

7.1　有机晶体的结构特点、生长方法和分类 352

7.1.1　有机晶体的结构特点 352

7.1.2　有机晶体的生长方法 353

7.1.3　有机晶体的分类 354

7.2　有机盐类非线性光学晶体 355

7.2.1　一水甲酸锂晶体 356

7.2.2　苹果酸钾晶体 360

7.2.3　磺酸水杨酸二钠晶体 361

7.2.4 L-精氨酸磷酸盐晶体 362

7.2.5 氘化LAP晶体 366

7.3　酰胺类晶体——尿素晶体 369

7.4　苯基衍生物晶体 373

7.4.1 m-硝基苯胺晶体 375

7.4.2 2,4-二硝基苯胺基丙酸甲酯晶体 377

7.4.3 2-甲基-4-硝基苯胺晶体 379

7.4.4 3-乙酰氨基-4-（NN'-二甲氨基）-硝基苯晶体 381

7.4.5 3-甲基-4-甲氧基-4'-硝基二苯乙烯晶体 382

7.4.6 N-4-硝基苯-(S)-脯氨醇晶体 384

7.4.7 4-氨基-4'硝基-二苯硫醚晶体 384

7.4.8 3-甲氧基-4-羟基-苯甲醛晶体 385

7.4.9 N-（4-硝基苯）-3-氨基-1-丙醇晶体 388

7.4.10　苯基脲（C7ON2H9）晶体 389

7.5　吡啶衍生物晶体 390

7.6　酮衍生物晶体 393

7.6.1　查尔酮衍生物晶体 394

7.6.2 4-氨基二苯甲酮晶体 396

7.7　金属有机配（络）合物晶体 397

7.7.1　二氯二硫脲合镉晶体 398

7.7.2　一水二氯氨基硫脲合镉晶体 400

7.7.3　二卤素三丙烯基硫脲合镉（汞）晶体 401

7.7.4　碱金属18-冠-6与硫氰酸镉配合物晶体 403

7.8　有机聚合物非线性光学材料 404

7.8.1　二阶非线性光学材料 405

7.8.2　三阶非线性光学材料 406

7.8.3　非线性吸收材料 407

7.8.4　光折变聚合物材料 407

参考文献 408

第八章　激光自倍频晶体 412

8.1 Nd:Mg:LiNbO3晶体 412

8.1.1 Nd:Mg:LN晶体生长 413

8.1.2 Nd:Mg:LN晶体的主要性质 413

8.1.3 Nd:Mg:LN晶体的主要用途 414

8.2 NYAB晶体 414

8.2.1 NYAB晶体结构 415

8.2.2 NYAB晶体生长 416

8.2.3 NYAB晶体的主要性质 416

8.2.4 NYAB晶体的主要用途 417

8.3 Yb:YAB晶体 417

8.3.1 Yb:YAB晶体结构 418

8.3.2 Yb:YAB晶体生长 419

8.3.3 Yb:YAB晶体的主要性质 419

8.3.4 Yb:YAB晶体的主要用途 420

8.4 Nd:YCOB和Cr:Nd:YCOB晶体 421

8.4.1 Nd:YCOB晶体 421

8.4.2 Cr:Nd:YCOB晶体 423

8.5 Nd:GdCOB和Cr:Nd:GdCOB晶体 424

8.5.1 Nd:GdCOB晶体 424

8.5.2 Cr:Nd:GdCOB晶体 425

8.6 Yb:YCOB和Yb:GdCOB晶体 426

8.7 Er:YCOB和Er:Yb:YCOB晶体 427

8.8 Nd:GdAl3(BO3)4晶体（简称NGAB晶体） 429

8.8.1 NGAB晶体生长 429

8.8.2 NGAB晶体结构、吸收光谱与发射光谱 430

8.8.3 NGAB晶体的自变频激光性质 431

8.8.4 NGAB晶体的主要用途 431

结束语 431

参考文献 432

第九章 晶体薄膜 434

9.1 晶体薄膜生长方法 434

9.1.1　化学气相沉积（CVD） 435

9.1.2　金属有机物气相外延（MOVPE） 436

9.1.3　液相外延（LPE） 438

9.1.4　分子束外延（MBE） 440

9.1.5　脉冲激光沉积（PLD） 440

9.2　晶体薄膜生长 442

9.2.1　单晶衬底材料的选择 442

9.2.2　晶体薄膜生长过程 443

9.2.3　单晶薄膜的结构缺陷 444

9.2.4　晶体薄膜界面 445

9.2.5　单晶薄膜的表面 446

9.3　几种重要的晶体薄膜 447

9.3.1 KTiOAsxP1-xO4/KTiOPO4晶体薄膜 447

9.3.2 LN晶体薄膜 449

9.3.3 BaTiO3晶体薄膜 450

9.3.4 GaN晶体薄膜 451

9.3.5　铁电晶体薄膜 454

9.3.6 LB有机晶体薄膜 455

9.4　微结构材料 456

9.4.1　纳米超晶格 456

9.4.2　纳米结构材料 458

9.4.3　纳米薄膜 460

参考文献 461

第十章　探索新型非线性光学晶体的途径 464

10.1　非线性光学晶体的对称性范围 465

10.1.1　点群范围 466

10.1.2　空间群范围 466

10.2　激光粉末倍频效应筛选法 467

10.3　几种理论模型 468

10.4　无机非线性光学晶体材料设计 474

10.4.1 新型无机非线性光学晶体材料应具备的性质 475

10.4.2　探索新型无机非线性光学晶体的结构选型 476

10.4.3 晶体结构选型确定后的几项重要的研究工作 479

10.5　有机非线性光学晶体材料设计 480

10.5.1 有机化合物非线性光学晶体材料设计 481

10.5.2　半有机非线性光学晶体材料设计 485

10.6　有机聚合物非线性光学材料设计 487

参考文献 490

第十一章　非线性光学晶体材料的应用 493

11.1　激光变频晶体 493

11.1.1　二次谐波发生（SHG） 493

11.1.2　三次谐波发生（THG） 497

11.1.3　四次谐波发生（4HG） 499

11.1.4　五次谐波发生（5HG） 499

11.1.5　和频发生（SFG） 501

11.1.6　差频发生（DFG） 506

11.1.7　光参量振荡（OPO） 508

11.1.8　光参量放大（OPA） 514

11.1.9　当前几种重要的激光变频晶体材料的应用 515

11.2　电光晶体 519

11.2.1　电光调制器 519

11.2.2　电光开关 521

11.2.3　电光偏转 523

11.2.4　当前几种重要的电光晶体材料的应用 526

11.3　光折变晶体 528

11.3.1 自泵浦相位共轭效应的应用 529

11.3.2　两波耦合效应的应用 530

11.3.3　全息关联存储 532

11.3.4　当前几种重要的光折变晶体材料的应用 533

11.4　准相位匹配（QPM）谐波器件的发展 535

参考文献 536