[發(fā)明專利]一種提高玻璃二階非線性系數(shù)的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710052084.3
• 申請(qǐng)日: 2007-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN101092290A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉啟明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C23/00
• 分類號(hào): C03C23/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)玻璃領(lǐng)域，特別是涉及一種提高玻璃性能的新方法。

背景技術(shù)

在全光網(wǎng)絡(luò)中，光開關(guān)及其陳列是核心技術(shù)之一，也是影響光網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素之一。而光開關(guān)器件得以運(yùn)行的先決條件是制備出性能優(yōu)良的非線性光學(xué)材料，因此，非線性光學(xué)材料作為光電子技術(shù)中的關(guān)鍵材料已引起人們極大的興趣，研制高性能的具有較大非線性系數(shù)的光學(xué)材料是當(dāng)前的前沿課題之一，成為各國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)，在非線性光學(xué)晶體、有機(jī)及有機(jī)無機(jī)復(fù)合非線性材料方面的研究，各國(guó)學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了深入研究，每年也有眾多論文發(fā)表，但在非晶態(tài)非線性光學(xué)材料方面，尤其是其非線性極化機(jī)理的探討，目前還有許多工作需要深入研究。

自從在玻璃中觀察到二次諧波產(chǎn)生這一奇怪現(xiàn)象后，及其玻璃本身所具有的一系列優(yōu)良特性使得玻璃在光通信領(lǐng)域大顯身手，因?yàn)椴Ａг诖蟛糠止庾V范圍內(nèi)高度透明，具有高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和較高的三階非線性系數(shù)及快的響應(yīng)時(shí)間等許多優(yōu)良的特性，從而引起國(guó)內(nèi)外許多專家的矚目。因此，玻璃也將是一種性能優(yōu)良的非線性光學(xué)材料，將在集成光學(xué)、玻璃平面光波導(dǎo)及光開關(guān)等光電器件上具有廣闊的應(yīng)用前景。各國(guó)學(xué)者也在玻璃的非線性光學(xué)特性方面展開了深入的研究，我國(guó)上海復(fù)旦大學(xué)、中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所、北京大學(xué)、吉林大學(xué)、東南大學(xué)和武漢理工大學(xué)等單位在這方面也展開了許多研究工作，并取得了很好的結(jié)果。

對(duì)于玻璃而言，根據(jù)：

x⁽²⁾＝3x⁽³⁾E_DC

其中x⁽²⁾為玻璃的二階非線性系數(shù)，x⁽³⁾為玻璃的三階非線性系數(shù)，E_DC為極化所形成的微區(qū)小電場(chǎng)值。要想提高玻璃的二階非線性系數(shù)x⁽²⁾，只有提高玻璃的三階非線性系數(shù)x⁽³⁾和極化所形成的微區(qū)小電場(chǎng)值E_DC。目前各國(guó)研究者為提高玻璃的二階非線性系數(shù)，主要集中在通過各種手段，合成具有較大x⁽³⁾系數(shù)的玻璃體系，并采取不同的極化方法，以使玻璃具有較大的二階非線性系數(shù)；而對(duì)于通過提高玻璃極化所形成的微區(qū)小電場(chǎng)值E_DC的性能，從而提高玻璃二階非線性系數(shù)的技術(shù)不多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種提高玻璃二階非線性系數(shù)的新方法，該方法通過提高極化所形成的微區(qū)小電場(chǎng)值，從而為提高玻璃二階非線性系數(shù)提供了一種不同的思路。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，該方法的步驟包括：

(1)利用電子束與玻璃相互作用過程中二次發(fā)射電子的產(chǎn)生及其變化特性，測(cè)得玻璃在外場(chǎng)作用下極化所形成微區(qū)小電場(chǎng)的方向、大小、穩(wěn)定性、弛豫性；

(2)由步驟(1)所得微區(qū)小電場(chǎng)的各項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算其導(dǎo)致玻璃微結(jié)構(gòu)形成和整體結(jié)構(gòu)變化的情況，并同時(shí)測(cè)試玻璃的二階諧波性能；

(3)建立步驟(2)所得玻璃微結(jié)構(gòu)形成、整體結(jié)構(gòu)變化的情況與玻璃的二次諧波大小的關(guān)系；

(4)根據(jù)步驟(3)所得關(guān)系，建立步驟(1)中外場(chǎng)大小和玻璃二階非線性系數(shù)的關(guān)系曲線；

(5)根據(jù)步驟(4)所得關(guān)系，通過準(zhǔn)確調(diào)整外場(chǎng)大小來提高玻璃二階非線性系數(shù)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：通過提高外場(chǎng)極化極化所形成的微區(qū)小電場(chǎng)值E_DC，因此提高了玻璃的二階非線性系數(shù)x⁽²⁾，也就是說找到了提高玻璃的二次非線性系數(shù)的方法。同時(shí)，通過測(cè)試分析玻璃在外場(chǎng)極化條件下所形成的微區(qū)小電場(chǎng)的大小和性能，分析外場(chǎng)對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)及性能的影響，以及與玻璃二階非線性的關(guān)系驗(yàn)證，找到了能夠極大地提高玻璃的二次非線性系數(shù)的外場(chǎng)極化條件，從而為制備高性能二階非線性光學(xué)玻璃開辟了新的途徑。

附圖說明

圖1是經(jīng)過改裝的SEM-LEO?440測(cè)試設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是室溫下H:Ge:SiO2薄膜的二次發(fā)射電子產(chǎn)生(δ)結(jié)果示意圖。

圖3是熱極化的H:Ge:SiO2薄膜的極化小電場(chǎng)方向。

圖4是摻有Ge的H:SiO₂PEVCD薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種采用包括以下步驟的提高玻璃二階非線性系數(shù)的方法，即：

(1)利用電子束與玻璃相互作用過程中二次發(fā)射電子的產(chǎn)生及其變化特性，測(cè)得玻璃在外場(chǎng)作用下極化所形成微區(qū)小電場(chǎng)的包括方向、大小、穩(wěn)定性和弛豫性的參數(shù)；