光学晶体的分类和应用

光学晶体的核心特征

光学均匀性：内部无缺陷或杂质，光通过时散射损耗低。

透过波段宽：在紫外、可见光、红外等特定波长范围内透光率高。

物理化学稳定性：耐高温、抗腐蚀、机械强度高。

光学各向异性：许多光学晶体的折射率随方向变化，可用于偏振调制。

光学单晶的种类

光学单晶是原子结构长程有序、内部无晶界的晶体，性能优于多晶或非晶材料。主要分类如下：

1.激光晶体

用于固体激光器的工作介质，通过掺杂离子产生受激辐射。

钇铝石榴石（YAG）：如Nd:YAG（掺钕），用于高功率激光器。

蓝宝石（Al₂O₃）：掺钛后可产生可调谐激光。

钒酸盐晶体：如Nd:YVO₄，用于低功率高增益激光器。

2.非线性光学晶体

通过非线性效应（如倍频、和频、差频）改变激光波长。

KDP（磷酸二氢钾）：用于高功率激光倍频（如核聚变实验）。

BBO（β-硼酸钡）：宽透过范围，适用于紫外波段变频。

LBO（硼酸锂）：高损伤阈值，常用于绿光、紫外光产生。

铌酸锂（LiNbO₃）：兼具电光、非线性光学特性，用于光调制器。

3.电光晶体

外加电场可改变折射率，用于光调制、Q开关等。

铌酸锂（LiNbO₃）：常用的电光材料。

磷酸钛氧钾（KTP）：兼具非线性与电光特性。

4.声光晶体

利用声波衍射调控光波，用于光偏转、调频。

二氧化碲（TeO₂）：声光优值高，用于可见光与红外波段。

钼酸铅（PbMoO₄）：适用于中等频率的声光器件。

5.闪烁晶体

高能粒子或射线激发后发出可见光，用于探测。

碘化钠（NaI:Tl）：用于γ射线探测。

锗酸铋（BGO）：高密度、无潮解，用于高能物理实验。

6.红外晶体

在红外波段透光率高，用于热成像、导弹制导等。

氟化钙（CaF₂）：透红外性强，抗激光损伤。

硒化锌（ZnSe）：用于CO₂激光透镜与窗口。

7.双折射晶体

利用各向异性分离偏振光，用于偏振器件。

方解石（CaCO₃）：双折射晶体，用于格兰棱镜。

α-硼酸（α-BBO）：紫外波段双折射率大，替代方解石。