非线性光学晶体能从飞秒时间尺度改变激光颜色

据悉，来自于日本东京工业大学和日本京都大学物质-细胞统合科学院(iCems)的科学家运用飞秒可见光和太赫兹脉冲作为外部微扰，测试了光激发氧化铋(BiCoO3)的二次谐波发生(SHG)效应。

这一项研究体现出了Co3离子轨道激发的必要性;本次研究由太赫兹辐射脉冲驱动，为飞秒时域和频域提升非线性晶体光学现象的性能提供了思路。

应用SHG将激光的频率翻倍(因此改变其颜色)必须反转对称性被破坏的极性晶体。针对这种情况，鉴定出可以引起强烈的SHG晶体是一个很重要的研究课题，所以这一特性可用作材料科学领域。

　　观察像SHG这种非线性光学晶体现象必须有一个有限的二阶电极化率，它出现于没有反转对称性的所有极性结构、强激光或脉冲内部。在该项研究中使用的钙钛矿型氧化钴BiCoO3中，测试单位中彰显了沿着c轴的顶点氧位移和Co-O5锥体，造成对称断裂和室温下很大的自发性极化。

对于激光脉冲而已，由来自iCems的HidekiHirori及其团队研发的在太赫兹能量区域方面具有达到约1MV/cm的电场的强电磁脉冲，能用以实现对BiCoO3的非线性光学晶体行为的超快控制。

日本东京工业大学YoichiOkimoto以及同事专门熟悉当在室温下用太赫兹激光脉冲照射时，BiCoO3晶体的SHG的强度的改变。需要注意的是，SHG实现了50%以上、从未有过的增强，说明以这样的方式选用太赫兹激光可以明显提高非线性光学晶体的质量因数。除此之外，这种效应出现于100fs时间刻度上，表明这种性质可应用于超快光电子器件。

未来对BiCoO3和其它极性氧化物材料的光激发态的研究将考虑高阶非线性光学晶体响应及使用太赫兹脉冲的超快结构测量，以阐明这些令人着迷的材料的更多技术应用。

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