非线性光学晶体是沉要的光电信息职能资料之一，是光电子技术出格是激光技术的沉要物质基础，其发展程杜纂激光技术的发展亲昵有关
。

　　非线性光学晶体资料能够用来进行激光频率转换，扩大激光的波长;用来调造激光的强度、相位;实现激光信号的全息存储、解除波前畴变的自泵浦相位共轭等等
。所以，非线性光学晶体是高新技术和现代军事技术中不成短缺的关键资料，各蓬勃国度都将其放在优先发展的地位，并作为一项沉要战术措施列入各自的高技术发展打算中，赐与高度器沉和支持
。

　　陪伴着激光技术从上世纪六十年代发展至今，非线性光学晶体也得到长足的发展，从最初的石英倍频晶体起头，不休涌现出铌酸锂(LiNbO3—LN)、磷酸二氢钾(KH2PO4—KDP)、磷酸二氘钾(KD2PO4—DKDP)、碘酸锂(LiIO3—LI)、磷酸氧钛钾 (KTiOPO4—KTP)、偏硼酸钡(-BaB2O4—BBO)、三硼酸锂(LiB3O5—LBO)、铌酸钾(KNbO3—KN)、硼酸铯 (CSB3O5—CBO)、硼酸铯锂(LiCSB6O10—CLBO)、氟硼酸钾铍(KBe2BO3F2—KBBF)以及硫银镓(AgGaS2— AGS)、砷镉锗(CdGeAs—CGA)、磷锗锌(ZnGeP2—ZGP)等非线性光学晶体，宽泛利用于激光倍频、和频、差频、光参量放大以及电光调造、电光偏转等
。比力有代表的例子是：用LN造作的光波导器件及调造器件，已宽泛利用于光通讯;利用KTP晶体的贸易内腔倍频YAG激光器，其绿光输出可达几百瓦;用CBO和频的YAG三倍频激光器，355nm输出已达17.7瓦;用CLBO四倍频的YAG激光器，266nm紫表光输出已达42瓦;用 KBBF直接六倍频已获177.3nm的深紫表激光;使用KTP、BBO、LBO的光参量振荡器，其调谐领域覆盖了可见光到4.5m波段，并实现单纵模运行
。

　　就非线性光学晶体、器件及利用整个领域的科技水平来看，蓬勃国度如美国、英国等居于世界前列，从最初的道理提出、新资料的索求、器件的开发，他们都作出了沉要的贡献
。在非线性晶体资料的出产上，日本、中国、和前苏联的一些国度如俄罗斯、乌克兰、立陶宛等，占有沉要的职位，而美国和欧洲一些国度则重要侧沉于非线性晶体器件及设备的造作
。我国在非线性光学晶体领域占有沉要的职位
。

　　一、中国在能力域的世界职位

　　我国无论在非线性光学晶体的学术钻研还是产业化方面，都在国际上有着沉要的影响，出格是在可见、紫表波段非线性晶体的钻研方面一向处于当先水平，受到世界瞩目
。我国在非线性晶体领域最重要的成就是：

　　(1)发了然掺镁LiNbO3晶体，通过掺杂使得LiNbO3的抗危险阈值提高了两个数量级以上，大大启发了铌酸锂晶体的利用领域;

　　(2)在硼酸盐系列中发现并研造出-BBO、LBO、CBO、KBBF等一系列机能优异的紫表非线性光学晶体，开创了紫表激光倍频的新纪元，使得人类不休向固体紫表激光的极限推动;

　　(3)初次在国际上用溶剂法成长出可现实利用的KTP大单晶，并实现产业化，使KTP晶体在全世界得到普遍的利用，推进了激光技术的发展
。

　　(4)主导了周期、准周期极化人为微结构非线性光学晶体资料的钻研和尝试验证，启发了非线性光学晶体的新领域
。

　　我国多种非线性光学晶体的成长技术居国际先进水平，国表已有的所有晶体成长步骤我都城有，险些所有沉要的非线性光学晶体都已成长出来，一些沉要晶体满足了国内沉大工程需要，一批高技术晶体已成为商品，在国际上享有盛誉
。

　　二、市场需要分析

　　非线性光学晶体资料是一个和激光、光电子、光通讯等产业亲昵有关的相当确定的产业，受这些产业的发展和变动的影响极度大
。随着上世纪末全世界信息化海潮的迅猛发展和光电子技术的宽泛选取，国内表对光电职能晶体尤其长短线性光学晶体的市场需要剧增
。

　　近年来全世界的非线性光学晶体的销售额每年超过4亿美元，传统的非线性晶体的需要量仍在逐年增大，今后几年市场增长率在1530%左右
。

　　非线性光学元件在调造开关与远程通讯、信息处置和娱乐等三个领域阐发出了加快发展的趋向
。

　　重要的贸易化非线性光学晶体有铌酸锂(LiNbO3)、磷酸钛氧钾(KTP)、-偏硼酸钡(BBO)、三硼酸锂(LBO)、磷酸二氢钾(KDP)、磷酸二氘钾(DKDP)等，其中LiNbO3是市场最大的非线性光学晶体，光通讯和工业激光是它最沉要的两个利用领域
。光通讯行业的持续发展使得利用于光通讯调幅器的LiNbO3晶体不仅占据了绝大部门的市场，并且市场份额每年都在增长
。

　　除光通讯表，工业激光、电光长短线性光学晶体利用的沉要市场，近几年一向维持着每年1520%的市场增长，其中BBO、KTP晶体是能力域近几年增长最快的晶体种类，市场远景看好
。

　　医用固体激光器领域长短线性光学晶体的另一个沉要市场，重要利用的是KTP、KDP和BBO晶体，CLBO也将会得到大量利用
。由于医疗行业激光器的急剧发展，带头KTP等非线性光学晶体的需要量也迅速增长
。

　　据市场调查企业美国BCC(BusinessCommunicationsCompany,Inc)钻研公司的最新汇报，2005年非线性光学晶体全球市场规模达到8亿5610万美元，预计未来将以17.1%的年均匀增长率扩大至2009年的16亿5600万美元左右
。其中用于光通讯的LiNbO3在 2005年占非线性光学晶体资料的市场份额为24.5%，2009年预计为29.6%
。用于激光和电光领域的KTP、KDP、DKDP、BBO、 CLBO、LBO等晶体在2005年占非线性光学晶体资料的市场份额为18.5%，KTP晶体预计的AAGR(年均匀增长率)为5.4%，其它晶体的 AAGR总共为8%
。

　　从整个非线性光学晶体资料、器件及整机设备来看，美国、日本等蓬勃国度是产业大国，在大规模出产的非线性光学晶体如LiNbO3占有垄断职位
。幼规模的资料种类如KTP、BBO、LBO等，重要是中国、立陶宛等占具优势职位
。在器件造作方面，由于整体技术力量强，工业基础好，美、欧等蓬勃国度占有决定性的优势职位
。中国等蓬勃中国度则只能给蓬勃国度提供晶体资料，赚取一些利润
。

　　三、发展趋向

　　1)紫表向更短波段的发展

　　发展全固态深紫表(200nm)有关光源，是目前国际光电子领域最前沿的钻研项目之一，这是由于紫表激光在很多高技术领域有着极度沉要的利用，如新一代的集成电路光刻技术必要全固态的紫表有关光源;光电子能谱、光谱技术中，火急必要可调谐的全固态深紫表有关光源，这对于推动深紫表光谱、能谱仪的发展将起到关键性的作用，并将启发一个新的物质科学钻研领域;深紫表有关光源还将极大地推动激光精密机械加工业的发展
。由于目前还没有直接输出深紫表波长的激光晶体问世，解决固态深紫表激光光源的关键问题集中在紫表波段的NLO 变频晶体的研造和利用开发，其带头有关工业发展和技术进取的远景是极度诱人的
。

　　2)现有非线性光学晶体机能的改进以及新晶体的开发

　　一个最典型的例子是化学计量比的LiNbO3(简称SLN)，由于结构齐全性提高，SLN较通常的一致熔融铌酸锂(简称CLN)机能上有质的飞越，若解决了的实用化技术，将会在光电子、光通讯等领域产生革命性的刷新
。—BBO是首吓酌来将Nd：YAG输出的1064nm激光四倍频获得266nm紫表光的非线性光学晶体
。在该频率转换领域已利用了几十年
。但该晶体在输出266nm激光的功率超过180毫瓦时，便会产生光折变危险而被打坏
。新近研造成熟的 CLBO晶体，不只晶体成长比BBO容易、长出的单晶比BBO大，并且在266nm输出达40瓦时，也未被打坏
。在此领域，CLBO有代替BBO的趋向
。

　　3)非线性光学晶体的周期性极化准相位匹配技术(QPM)

　　我国在周期及准周期极化相位匹配的钻研方面处于国际当先水平
。由于这类准相位匹配器件能够充分阐扬晶体的非线性光学机能，并且一块晶体能够同时实现倍频、和频、参量振荡等职能
。所以这类技术在光通讯、激鲜明示、空气传染检测、医药以及国防等方面都有沉要的利用，QPM资料及器件正显示其极强的性命力
。目前比力沉要的有PPLN、PPKTP及PPRTA等(“PP”也为“准相位匹配”暗示法之一)
。

　　4)红表波段的非线性光学晶体

　　相对于可见和紫表波段的非线性晶体，红表波段的非线性晶体发展比力慢，重要原因是现有的红表非线性晶体的光危险阈值太低，直接影响了现实使用
。由于红表非线性光学晶体在军事上有沉要利用远景，这一类晶体资料成为非线性光学领域的一个沉点发展方向
。

　　5)新型的光折变晶体资料

　　现有的光折变资料如LiNbO3、BaTiO3等在进行光学信息存储利用时，其光折变响应速度还不够快、存储噪声还比力大，这两方面的机能还不能与目前宽泛利用的电磁存储技术相比
。故必须寻找新型的、机能更好的光折变晶体资料或进一步对现有的光折变资料改性提高
。

　　四、发展思想和沉点

　　我国在非线性光学晶体的产业化方面也获得了显著进展，成立了一些出产线，某些晶体种类已经实现了商品化，如KTP、LBO、BBO、LN、LT等，产品除满足国内需要表，还大量出口
。但是，当前我国非线性晶体的产业化过程与技术发展的必要还有很大差距，尚未在质和量两方面满足传统工业及高技术领域发展的要求;整体的钻研(利用)开发水平出格是产业化水平与国表还有相当大的差距，还没有形成一套有机联系的真正意思上的产业系统
。具体表此刻：

　　1)出产设备落后，节造水平低、单机产量少、制品率低、产品质量不不变等;

　　2)产业分散、规模幼(某些种类如LiNbO3，总产量固然大，但大而不强，产品档次低，光学级晶体少，多为压电级);

　　3)种类少、规格不齐全，元器件和蓬勃国度差距更大，这与晶体深加工如抛光、镀膜和元器件精密加工造作等水平差有关;

　　4)产业化、工程化水平低，一方面某些机能优异的晶体资料，尚处在尝试室钻研阶段，不能满足高技术发展的必要，另一方面尝试室成就转化为出产力的产业化技术水平极需提高;

　　5)产业化推动乏力，资源没有有效利用，未成立起齐全的产业链和产业系统
。治理体造条块宰割;投资强度低且分散;与晶体出产配套的原资料、专用仪器设备的发展不平衡;产品利用开发极待加强，同业之间的无序竞争有待解决
。出产与利用之间未成立起有效结合机造，新资料、新产品推广、利用乏力
。

　　发展思想

　　凭据我国在非线性晶体部门领域处于优势职位，以国际光电职能晶体产业，出格是激光与非线性晶体产业的发展趋向和世界市场为导向，集中力量，阐扬优势，采取沉点突破，集中力量攻克一部门对国民经济和国防建设有沉大意思的晶体种类，使我国的非线性晶体产值在2010年达到15亿元，2020年达到30亿元
。

　　发展沉点

　　1)光通讯和集成光学使用的非线性光学晶体，蕴含准相位匹配(QPM)多畴结构晶体资料与元器件;

　　2)激光电视红、绿、蓝三基色光源使用的非线性光学晶体;

　　3)利用于下一代光盘蓝光光源的半导体倍频晶体(如KN和某些可能的QPM产品);

　　4)新型红表、紫表、深紫表非线性晶体的研发和出产
。