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铁电类晶体以其具有较大的电光系数而成为重要的非线性光学材料,并在光折变非线性光学领域得到广泛的研究与应用。铁电材料在体光学非线性效应方面的研究和应用已得到空前的发展和完善。相比之下对于此类物质表面光学非线性效应的研究还很少,而表面光学非线性效应与体光学非线性效应具有显著的不同,这方面的研究将具有重要的意义。
光折变表面电磁波是指一束自弯曲的光束经历了如下的循环过程:入射到晶体的光束在晶体的表面发生全内反射,然后经过偏折回晶体的表面。通常所说的表面电磁波是指沿两个介质的分界面传播的电磁波,并且在偏离分界面时,其振幅呈指数地衰减。这种表面电磁波必定是横磁的(TM)。光折变表面电磁波与通常的表面电磁波不同,当光折变晶体中产生的偏折能被全内反射所平衡,此时能在晶体的表面产生自感应的光折变表面电磁波。
在光折变晶体中空间电荷场的形成机制有三种:扩散机制,漂移机制,光生伏打机制。由光折变表面电磁波的研究进展可以看出扩散机制下的光折变表面电磁波的理论已相当完善,并在实验中观察到光折变表面电磁波。扩散和漂移机制下的光折变表面电磁波的理论没有形成统一的体系,只是从两个侧面进行了研究,而且没有从实验上观察到扩散和漂移机制下的光折变表面电磁波。光生伏打机制下的光折变表面电磁波还没有开始进行研究。
本文针对铁电类晶体的光折变表面电磁波进行了初步研究。主要的内容及结论有:
(1)依据光折变效应的带输运模型从理论上分析了在光生伏打机制下的光折变表面电磁波。(2)首次在实验中观察到扩散和漂移机制下在光折变晶体SBN与空气的界面形成的光折变表面电磁波。这种光折变表面电磁波的形成条件是入射光束与界面成55°,且信号光与背景光比值越大越有利于光折变表面电磁波的形成,外加电场越大光折变表面波的强度就越强。