光功能材料概要課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,0,一、光功能材料簡介,光功能材料,（,optical function materials,）指在外場（電、光、磁、熱、聲、力等）作用下，利用材料本身光學(xué)性質(zhì)（如折射率或感應(yīng)電極化）發(fā)生變化的原理，去實(shí)現(xiàn)對入射光信號的探測、調(diào)制以及能量或頻率轉(zhuǎn)換作用的光學(xué)材料的統(tǒng)稱。,第1頁/共26頁,一、光功能材料簡介,1,電光材料的應(yīng)用：智能調(diào)光玻璃,第2頁/共26頁,電光材料的應(yīng)用：智能調(diào)光玻璃第2頁/共26頁,2,太陽能電池板,第3頁/共26頁,3,第4頁/共26頁,第4頁/共26頁,4,光,纖,第5頁/共26頁,光

2、第5頁/共26頁,5,水立方節(jié)水節(jié)電，膜結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)使自然光能得到充分利用，現(xiàn)在平均每天99小時使用自然光，省電效果顯著,第6頁/共26頁,水立方節(jié)水節(jié)電，膜結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)使自然光能得到,6,第7頁/共26頁,第7頁/共26頁,7,二、光功能材料的分類,按照具體作用機(jī)理或應(yīng)用目的之不同,電光材料,磁光材料,彈光材料,聲光材料,熱光材料,非線性光學(xué)材料,激光材料,等多種,第8頁/共26頁,二、光功能材料的分類按照具體作用機(jī)理或應(yīng)用目的之不同第8頁/,8,電光材料,通常是指折射率在外界電場（直流或交變場）作用下發(fā)生感應(yīng)雙折射式變化的材料。,利用電光材料的電光效應(yīng)可實(shí)現(xiàn)對光波的調(diào)制。,2024/1

3、2/3,第9頁/共26頁,電光材料通常是指折射率在外界電場（直流或交變場）作用下發(fā)生感,9,電光材料,作用原理：,1.,基于線性電光效應(yīng),（泡克耳斯效應(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稱中心的各向異性晶體；,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),等不具有中心對稱性的晶體；,2024/12/3,第10頁/共26頁,電光材料作用原理：2023/9/23第10頁/共26頁,10,電光材料,作用原理：,2.,基于二次電光效應(yīng),（光學(xué)克爾效應(yīng)）,

4、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稱性質(zhì)的晶體或各向同性介質(zhì)。,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,kg2CS,等,2024/12/3,第11頁/共26頁,電光材料作用原理：2023/9/23第11頁/共26頁,11,電光材料,應(yīng)用：,電控光開關(guān),:,可制作超快速電光快門。,光強(qiáng)度的電調(diào)制,:,可制成光強(qiáng)度的線性調(diào)制器。,光偏轉(zhuǎn)器,:,利用電光晶體可制成兩類電控光束偏轉(zhuǎn)器。,光頻率調(diào)制,:,這種調(diào)制可用外差法或鎖相技術(shù)靈敏檢出。,波導(dǎo)效應(yīng),：將電光材料制成波導(dǎo)，就可以低的調(diào) 制或開關(guān)電壓來實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)模的調(diào)制、

5、開關(guān)和偏轉(zhuǎn)。由此 可制成小型、緊湊的各種光電子器件。,2024/12/3,第12頁/共26頁,電光材料應(yīng)用：2023/9/23第12頁/共26頁,12,磁光材料,指折射率在外加磁場作用下發(fā)生感應(yīng)變化的一類光學(xué)材料。,2024/12/3,第13頁/共26頁,磁光材料指折射率在外加磁場作用下發(fā)生感應(yīng)變化的一類光學(xué)材料。,13,磁光材料,作用,原理,:,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。,分類：,抗磁材料：,特高鉛玻璃、硫化砷玻璃,等。,順,磁,材料：,含,氧化鋱玻璃,以及,氧化銪、,硒化,銪晶體等。,應(yīng)用：,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

6、速光開關(guān)作用，又可起到一種反向光隔離器的作用，有較大的應(yīng)用價值。,2024/12/3,第14頁/共26頁,磁光材料作用原理:2023/9/23第14頁/共26頁,14,彈光材料,指其折射率在外加力場作用下發(fā)生感應(yīng)雙折射式變化的一類光學(xué)材料。,2024/12/3,第15頁/共26頁,彈光材料指其折射率在外加力場作用下發(fā)生感應(yīng)雙折射式變化的一類,15,彈光材料,作用,原理：,基于彈性,-,光學(xué),效應(yīng),即在外界力場作用下,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。,應(yīng)用：,玻璃、晶體、塑料,2024/12/3,第16頁/共26頁,彈光材料作用原理：基于彈性-光學(xué)效應(yīng)2023/9/23第16

7、,16,聲光材料,指其析射率特性在聲波場作用下發(fā)生感應(yīng)變化的一類透明光學(xué)介質(zhì)。,2024/12/3,第17頁/共26頁,聲光材料指其析射率特性在聲波場作用下發(fā)生感應(yīng)變化的一類透明光,17,聲光材料,作用原理：,在,聲波場作用下，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,，從而可對定向入射光束產(chǎn)生衍射作用,。,對,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。,2024/12/3,第18頁/共26頁,聲光材料作用原理：2023/9/23第18頁/共26頁,18,聲光材料,常用的聲光,材料：,熔,石英、高鉛玻璃

8、以及鉬酸鉛,(PbMoO),二氧化碲,(TeO),和磷化鎵,(GaP),晶體等,。,應(yīng)用：,聲,光材料通常制成聲光開關(guān)，用來對光進(jìn)行調(diào)制,；,或者,制成聲光偏轉(zhuǎn)器，用來對光速指向進(jìn)行,控制。,2024/12/3,第19頁/共26頁,聲光材料常用的聲光材料：2023/9/23第19頁/共26頁,19,非線性光學(xué)材料,指其本身的電極化強(qiáng)度特性在強(qiáng)光場作用下能發(fā)生感應(yīng)非線性變化的一類光學(xué)介質(zhì)。所以又稱強(qiáng)光作用下的光學(xué)材料。,2024/12/3,第20頁/共26頁,非線性光學(xué)材料指其本身的電極化強(qiáng)度特性在強(qiáng)光場作用下能發(fā)生感,20,非線性光學(xué)材料,作用原理：,利用,非線性光學(xué)晶體的倍頻、和頻、差頻、光

9、參量放大和多光子吸收等非線性過程可以得到頻率與入射光頻率不同的激光，從而達(dá)到光頻率變換的目的。,應(yīng)用：,激光,頻率轉(zhuǎn)換、四波混頻、光束轉(zhuǎn)向、圖象放大、光信息處理、光存儲、光纖通訊、水下通訊、激光對抗及核聚變等研究領(lǐng)域。,2024/12/3,第21頁/共26頁,非線性光學(xué)材料作用原理：2023/9/23第21頁/共26頁,21,激光材料,指在一定泵浦方式作用下，專門用來實(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)。,2024/12/3,第22頁/共26頁,激光材料指在一定泵浦方式作用下，專門用來實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生,22,激光材料,固體激光材料分為兩類：,1.,以電激勵為主的半導(dǎo)體激光材料,

10、一般采用異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由半導(dǎo)體薄膜組成，用外延方法和氣相沉積方法制得。,2.,通過分立發(fā)光中心吸收光泵能量后轉(zhuǎn)換成激光輸出的發(fā)光材料。,這類材料以固體電介質(zhì)為基質(zhì)，分為晶體和非晶態(tài)玻璃兩種。,2024/12/3,第23頁/共26頁,激光材料固體激光材料分為兩類：2023/9/23第23頁/共,23,三、光功能材料現(xiàn)狀,光功能材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個規(guī)模宏,大的高科技產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的,戰(zhàn)略意義。世界各國均十分重視光功能材料的研發(fā)與應(yīng)用，,它已成為世界各國新材料研究發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，也是世界,各國高技術(shù)發(fā)展中戰(zhàn)略競爭的熱點(diǎn)。,第24頁/共26頁,三、光功能材料現(xiàn)狀 光功能材料種類繁多，用途,24,謝謝！,第25頁/共26頁,謝謝！第25頁/共26頁,25,2024/12/3,感謝觀看！,第26頁/共26頁,2023/9/23感謝觀看！第26頁/共26頁,26,