正文 第17章 光折變材料(1 / 1)

隨著電腦運算和存儲速度要求的不斷提升,“光矽片”概念在這種潮流下便粉墨登場了,科學家們也開始憧憬和企盼未來光子計算機時代的到來。而光折變效應的發現,更縮短了這時代的到來所需的時間。

由於光致折射材料的靈敏性、耐久性和獨特的光學性質,它們有可能用於製造光學計算機的數據處理元件。

理論上講,這些設備將使光學計算機比電子計算機的信息處理速度高很多。

光折變效應是光學材料在光輻射下折射率隨光強的空間分布而變化的效應,是一種非局域的非線性光學效應。1966年,當貝爾實驗室的科學家們第一次注意到光致折射效應時,他們認為這種現象大不了是一種奇異的特性,而且還是一個十分有害的現象。而今天,光致折射材料正在被製成利用光而不是利用電的新一代計算機的元件,也就是被製成光學計算機的元件。

根據材料的不同,大致可以將光折變材料分為晶體材料和高分子聚合物材料。

光折變晶體是眾多晶體中最奇妙的一種晶體。在光照射下可激發載流子,當晶體中有兩束光產生空間調製的光強時,引起激發出來的載流子產生空間遷移,使原來中性的電荷分布被破壞,形成了空間調製的分布電荷場,通過晶體的電光效應,感應折射率的調製,即形成折射率相位柵。這種光致相位柵又同光波相互作用,形成光折變效應。在弱光作用下就可發生明顯的光折變效應。利用這一特點,在自泵浦相位共軛實驗中,一束毫瓦級的激光與光折變晶體作用就可以產生相位共軛波,使畸變得無法辨認的圖像恢複清晰。光折變晶體還可以在3立方厘米的體積中存儲5000幅不同的圖像,並可以迅速顯示其中任意一幅;可以濾去靜止不變的圖像,專門跟蹤剛發生的圖像改變;甚至還可以模擬人腦的聯想思維能力。

被稱為“超級晶體”的铌酸鋰晶體就屬於光折變晶體。這種晶體具有高衍射效率、快光折變響應及強抗光散射能力等多項光電功能,而且總體光電功能指標是最好的。它將有望成為類似於“電子學”中的矽材料一樣的光子學“矽”材料。

目前,我國光折變晶體的研究已進入世界先進行列,摻鈰鈦酸鋇晶體是由中科院物理研究所於20世紀90年代在國際上首次研製成功的,已在世界上處於領先地位。

另外,有應用價值的光折變晶體還有鈦、铌酸鉀、铌酸鋰、铌酸鍶鋇係列、矽酸鉍等晶體。