計算非線性材料之有效倍頻係數

由總感應倍頻光強度與粉末平均顆粒大小關係的實驗結果，可以計算出各 種非線性材料之相對的有效倍頻係數 。經由可相位匹配粉末材料之不同平均

顆粒大小

deff

r 與其相對應的總感應倍頻光強度 的關係圖的結果，利用經驗公式

(2.20、2.21)，將 與 A 當作兩未知變數，作平均顆粒大小與其相對總感應倍 頻光強度關係的擬合曲線(fitting curve)。由此，可得到兩個重要參數：(1) : 此參數為當

ω 2 total

I

I

o

I

o

r >>l_c時，感應倍頻光強度的飽和值。(2) A:與感應倍頻光強度在多 大的平均顆粒大小位置達到飽和值有關。

以下就粉末平均顆粒大小r >>l_c和r <<l_c的情形分別討論之：

由實驗得知CGB、R14B、R24B、R34B晶體具有二倍頻非線性效應且可達相位 匹配，至於RGB晶體沒有觀察到二倍頻非線性效應，見圖 4.7.1 至圖 4.7.5。將

標準試片KDP與CsGeBr³、Rb^1/4Cs^3/4GeBr³、Rb^1/2Cs^1/2GeBr³、Rb^3/4Cs^1/4GeBr³及RbGeBr³晶 體做比較，利用公式(2.20)作擬合曲線，得到 :倍頻光飽和值，再利用公式(4.3) 計 算 出 材 料 的 有 效 倍 頻 係 數 比 值 ， 此 時 由 PL 可 以 量 測 出 CsGeBr

I

o

deff ³、

Rb^1/4Cs^3/4GeBr³、Rb^1/2Cs^1/2GeBr³、Rb^3/4Cs^1/4GeBr³及RbGeBr³晶體在 630nm的倍頻光波 長上會產生吸收，所以我們量測到的值為實際總感應倍頻光乘上一個吸收項，即

z

I I e = ⋅

o ^{− ⋅α ；I}為實際量測到的倍頻光飽和值， 為不考慮吸收、散色下所量測 到的總感應倍頻光強度，z為試片厚度。因此我們除了量測厚度為 0.31mm之試片 外，再對CsGeBr

I

o

3、Rb^1/4Cs^3/4GeBr³、Rb^1/2Cs^1/2GeBr³、Rb^3/4Cs^1/4GeBr³及RbGeBr³作了試 片厚度為 0.62mm的二倍頻量測，由兩種不同厚度之試片量測結果，藉此將吸收 效應修正回來。經過修正後得到CGB的α值約為 0.1324(1/mm) ，R14B的α值約 為 0.1721(1/mm) ， R24B 的 α 值 約 為 0.2767(1/mm) ， R34B 的 α 值 約 為 0.2641(1/mm)。

再分別從已知各材料的折射率，經過計算後得到各個晶體的有效倍頻係 數，見表 4.1。CGB 的有效倍頻係數約為 KDP 的 11.29 倍，即約為 4.403(pm/v)。

R14B 的有效倍頻係數約為 KDP 的 5.02 倍，即約為 1.958(pm/v)。R24B 的有效倍 頻係數約為 KDP 的 3.86 倍，即約為 1.505(pm/v)。R34B 的有效倍頻係數約為 KDP 的 3.74 倍，即約為 1.459(pm/v)。

由粉末二倍頻的量測結果可得知，但是CGB的有效倍頻係數比文獻^[10]報導還 大，顯示出我們合成之CGB的晶體其品質比文獻報導的還要好。而R14B、R24B與 R34B之有效倍頻係數雖然遠低於CGB但比KDP好上許多了。至於RGB粉末晶體，雖 然由Goldschmidt tolerance factor理論預測其存在有效倍頻係數，但也許倍頻 效應太小，以致於在實驗過程中並未量測到。將此部分的量測結果與PL量測比 較 ， 對 於 有 效 倍 頻 係 數 而 言 ： CsGeBr³ > Rb^1/4Cs^3/4GeBr³ > Rb^1/2Cs^1/2GeBr³ >

Rb^3/4Cs^1/4GeBr³ >RbGeBr³，而對於能隙值：CsGeBr³ > Rb^1/4Cs^3/4GeBr³ > Rb^1/2Cs^1/2GeBr³

> Rb^3/4Cs^1/4GeBr³ >RbGeBr³，由上可知對於此系列的材料能隙值越高通常對應到較

高的非線性係數。

從圖 4.7.6 可看出，總感應倍頻光強度隨著 Rb 摻雜大約呈現反比下降的趨 勢，這亦可做為評估此ㄧ晶體性質的一個參考

4.7.3 計算非線性光學材料之平均同調長度與基頻

在文檔中 (RbxCs1-x)GeBr3粉末合成及光學性質之研究X=0 , 1/4 , 2/4 , 3/4 , 1 (頁 48-51)