电光晶体是一种能够在外部电场作用下表现出电光效应的固体或液体材料。这种效应可以分为线性电光效应(泡克耳斯效应)和二阶电光效应(克尔效应)。电光晶体因其在光调制方面的应用潜力而在科学研究和工业生产中受到广泛关注。

电光效应

电光效应是指晶体的折射率随着外部电场的变化而发生的改变。这一现象可分为两类:线性电光效应,即折射率与外电场呈正比例关系的改变;以及二次电光效应,即折射率与外电场的平方呈正比例关系的改变。虽然电光效应导致的折射率变化相对较小,但它足以使光线在晶体内的传播特性发生变化,从而使外部电场的变化能够用来控制或调节光信号。

分类

常用的电光晶体按照结晶化学特点可分为多种类型,其中包括KDP型晶体、ABO型晶体、AB型化合物晶体以及其他杂类晶体。每种类型的晶体都具有独特的光学性质和应用场景。

KDP型晶体

KDP型晶体包括KDP、DKDP、ADP、KDA等,这些晶体的线性电光效应显著,易于生长出高质量的大尺寸晶体,因此在某些特定的应用场景中,如激光受控热核聚变,是首选材料。然而,这些水溶性晶体易受潮解的影响,需要特殊的保护措施。

ABO型晶体

ABO型晶体中包含许多具有氧八面体结构的铁电材料,如钙钛矿晶体,这些晶体在铁电相态下具有显著的线性电光效应。尽管此类晶体的组成复杂,居里温度低,难以生长出大尺寸和均匀的晶体,且抗光伤能力差,但在某些应用中仍然发挥了重要作用。

AB型化合物晶体

AB型化合物晶体大多属于半导体,具有较高的折射率,即使电光系数较小,但由于n/C的数值较大,使得这些晶体在红外波段的应用中扮演了重要角色。常见的AB型化合物晶体包括ZnS、CuCl、CdS、GaAs、GaP等。

其他杂类晶体

其他杂类晶体种类多样,成分、性质、对称性和生长方法差异较大。例如,六次甲基四胺、焦铌酸钙、草酸铵、钼酸钆、LaTiO等晶体,各自具有不同的优点和局限性。

要求

电光晶体在现代光学和激光技术中的应用对其性能提出了严格的要求,包括电光系数大、折射率大、光学均匀性好、透明波段范围宽、透光率高、介质损耗小、导热性好、耐电压强度高、温度效应小、抗光损伤能力强、物理化学性质稳定、易加工、易于获得高光学质量的大尺寸单晶等。在实际应用中,应根据具体情况选择综合性能最优的晶体。

参考资料

电光晶体是一种重要的功能晶体.东方财富网-股吧.2024-11-02

什么是电光晶体?一文讲清.三个皮匠报告.2024-11-02

电光晶体之介绍.豆丁网.2024-11-02