非线性光学材料产生二次谐波效应

本章到目前为止，只着重考虑了不具中心对称的无机压电晶体类材料，它们广泛和有效地被用于产生二次谐波以及其他的二次非线性混频技术。

然而，研究人员同样也探索和报道过可用于产生二次谐波的一些块状有机晶体材料，其中诸如尿素（urea）［48，49］、NPP（N-（4-nitrophenyl）-Lprolinol）［50，51］、DAST（4-dimethylamino-N-methylstilbazolium tosylate）［52，53］等有机晶体，都曾表现出很好的产生SHG和OPO的功能特性。与无机晶体相比，这些有机材料可以具有量级上更高的有效非线性极化系数，但它们往往很难取得较大的尺寸，而且对入射激光的抗破坏能力也较低。

SHG不仅主要用于频率上转换，同样可用于进行基础研究和获得更多的知识信息。例如，除了无机和有机的块状晶体外，在其他一些不是完全无序或不具完善中心对称的材料和物质中，在红外入射激光作用下，也可观察到可见二次谐波的产生。如多晶材料、晶体粉末、微晶、液晶、晶膜或晶体波导等，均可用来产生SHG信号。此外，也不难利用各向异性块状或膜状聚合物、dc-场极化的聚合物薄膜以及空间周期极化的聚合物波导产生有效的SHG发射。更有趣的是，在实验室的暗光背景下，用脉冲红外激光辐照，甚至可在普通木料、纸张、纺织品、皮肤以及某些生物制品表面，看到明显的SHG信号。通过这一类观察和研究，人们可获得有关材料结构与组成特性的有用信息。(www.xing528.com)

即使对具中心对称的晶体以及各向同性介质而言，虽然在电偶极矩作用近似下，二次非线性极化率为零，但在磁偶极矩和电四极矩作用近似下，二次非线性极化率仍不为零，因此在强入射基频激光作用下，仍可产生相对微弱的SHG信号。详尽理论请参见第18章。事实上，很早就观察到在具中心对称的方解石晶体中的SHG效应［54］。

如果对各向同性介质或者具中心对称的晶体，施以一种直流电场，亦可产生有所增强的二次谐波［54］。此情况下，谐波信号实际上主要是由材料的三次非线性响应所决定，此效应将在第4章讨论。