低温相偏硼酸钡(β-BaB2O4)晶体倍频系数的计算

本文从“离子基团理论”出发,并考虑A位离子晶格电场对(B₃O₆)^3-环的影响,采用CNDO/S近似计算了(B₃O₆)^3-基团的分子轨道,进而求得低温相偏硼酸钡(β-BaB₂O₄)晶体的倍频系数。计算结果与实验值符合,由此进一步证实了这一论点:β-BaB₂O₄晶体的倍频系数主要来自(B关键词：     

偏硼酸钡晶体倍频系数和紫外吸收边的计算

偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)晶体是我国首创的一种新型非线性光学晶体。实验表明它的透光波段为190～3000nm,宏观倍频系数x_(111)~(2ω)=4.6×10~(-9)e.s.u。CNDO/S计算能得到较好的x_(111)~(2ω)值但紫外吸收边竟达90nm,离实验值太远。本文从芳香环的EHMO理论出发,比较了几种无机芳香环和有机芳香环的单电子能谱,得到β-BaB_2O_4晶体的紫外吸收边和倍频系数值,跟实验值非常符合。针对紫外吸收边的争议,我们还用精度较高的SCF-X_a-SW方法计算了该晶体的电子能谱,结果支持上述的EHMO计算。本文最后简单讨论了影响非线性晶体紫外吸收边和倍频系数的因素。     

使用CNDO/S型近似方法计算NaNO_2晶体的倍频系数

本文使用CNDO/S型近似方法,计算(NO_2)~(-1)的单电子分子轨道,然后按基团理论的通用计算程序计算NaNO_2晶体的倍频系数,计算值和实验值符合得较好,计算结果明确指出:NaNO_2晶体倍频系数各向异性的原因来自基团的共轭π轨道,另外,本文的计算表明,有可能对非线性光学新材料探索提供计算机的预测。 本文还就非线性光学效应的双能级模型作了讨论,并指出了它的局限性。     

晶体电光和非线性光学效应的离子基团理论(Ⅱ) 利用(IO_3)~(-1)离子基团的分子轨道计算α-LiIO_3晶体的倍频系数

本文对碘酸盐晶体的倍频效应提出了一个(IO_3)~(-1)离子基团模型,并用(IO_3)~(-1)离子基团的分子轨道计算了α-LiIO_3的倍频系数,计算值和实验值符合得很好。由此得出以下结论:碘酸盐晶体的倍频效应主要由(IO_3)~(-1)离子基团和它的共价键轨道所决定。而在(IO_3)~(-1)离子基团中,对倍频效应作出主要贡献的是碘的孤对电子轨道和氧的|2σ>,|2P_y>轨道。     

使用基团理论计算KB_5O_8·4H_2O晶体的倍频系数

本文使用基团理论计算KB_5O_8·4HO_2O(简称KB5)晶体的倍频系数,得到d_(31)=2.61×10~(-10)esu,d_(32)=007×10~(-10)esu,d_(33)=3.26×10~(-10)esu,与实验值符合较好。计算结果表明:氢键对KB5晶体的倍频系数有影响。本文还分析了KB5晶体倍频系数小的起因,除去[B_5O_6(OH)_4]~(-1)基团的微观倍频系数小外,还在于基团的空间排列方式不利,导至最大的微观倍频系数X_(123)相互抵消。最后,本文提出了在含四配位硼原子的硼氧化合物中寻找倍频新材料的结构判据。     

使用CNDO/S型近似方法计算NaNO2晶体的倍频系数

本文使用CNDO/S型近似方法,计算(NO₂)^-1的单电子分子轨道,然后按基团理论的通用计算程序计算NaNO₂晶体的倍频系数,计算值和实验值符合得较好,计算结果明确指出:NaNO₂晶体倍频系数各向异性的原因来自基团的共轭π轨道,另外,本文的计算表明,有可能对非线性光学新材料探索提供计算机的预测。本文还就非线性光学效应的双能级模型作了讨论,并指出了它的局限性。 关键词：     

晶体电光和非线性光学效应的离子基团理论(Ⅰ)——利用氧八面体畸变模型计算BaTiO_3晶体电光及倍频系数

本文对钙钛矿型晶体的电光及倍频效应的机理提出了一个(MO_6)离子基团模型。并从(TiO_6)离子基团的准分子轨道及晶格场位能作用下的(TiO_6)离子基团的离子键轨道出发,利用ABDP理论,分别计算了BaTiO_3的各个电光及倍频系数。计算结果表明,在没有引入任何可调整参量的情况下,用(TiO_6)离子基团的晶格场理论所得到的电光及倍频系数的计算值和实验值符合得相当好,而准分子轨道对这些效应的贡献很小。由此得出三个结论:(1)BaTiO_3的电光及倍频效应主要由(TiO_6)氧八面体的畸变所产生,畸变越大,这些效应也越大;(2)当BaTiO_3处于铁电相时,由于晶体内自发极化的结果,产生一个强的奇次项晶格场,这是BaTiO_3具有大的电光及倍频效应的主要因素。而(TiO_6)离子基团的共价键成份,由于彼此间互相抵消,对这些效应贡献很小;(3)BaTiO_3的电光及倍频系数和它的自发极化P_s之间有一简单的线性关系。     

晶体电光和非线性光学效应的离子基团理论(Ⅱ)——利用(IO3)-1离子基团的分子轨道计算α-LiIO3晶体的倍频系数

本文对碘酸盐晶体的倍频效应提出了一个(IO₃)^-1离子基团模型,并用(IO₃)^-1离子基团的分子轨道计算了α-LiIO₃的倍频系数,计算值和实验值符合得很好。由此得出以下结论:碘酸盐晶体的倍频效应主要由(IO₃)^-1离子基团和它的共价键轨道所决定。而在(IO₃)^-1离子基团中,对倍频效应作出主要贡献的是碘的孤对电子轨道和氧的|2σ>,|2P_y>轨道。     

晶体电光和非线性光学效应的离子基团理论(Ⅰ)——利用氧八面体畸变模型计算BaTiO3晶体电光及倍频系数

本文对钙钛矿型晶体的电光及倍频效应的机理提出了一个(MO₆)离子基团模型。并从(TiO₆)离子基团的准分子轨道及晶格场位能作用下的(TiO₆)离子基团的离子键轨道出发,利用ABDP理论,分别计算了BaTiO₃的各个电光及倍频系数。计算结果表明,在没有引入任何可调整参量的情况下,用(TiO₆)离子基团的晶格场理论所得到的电光及倍频系数的计算值和实验值符合得相当好,而准分子轨道对这些效应的贡献很小。由     

偏硼酸钡晶体晶格振动的群论分析与喇曼光谱

本文对新型紫外倍频晶体偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)的晶格振动进行了群论分析。该晶体的空间群为C_3~4(R3)。用位置对称性方法对它的振动模的对称性进行分类,得到:P=126A+126E,全部振动模均为极性晶格振动模。我们还计算了各种几何配置下晶体的喇曼散射效率。同时,本工作首次获得偏硼酸钡晶体在各种不同几何配置下的喇曼散射光谱。运用群论分析的结果,利用“层状分子性结构”模型,对谱图出给了初步识别。     

使用等价轨道法计算AB型晶体的倍频系数

在忽略电子-声子相互作用的基础上,本文探讨了从能带波函数出发计算AB型晶体倍频系数的可能性。采用计算AB型晶体能带的近似方法——等价轨道法。计算了k=0点的倍频系数,然后通过带宽的修正,使k=0点的倍频系数近似地表为不同k点倍频系数的平均,这一平均值乘以第一布里渊区内k点的总数就是晶体的宏观倍频系数。计算了十七种闪锌矿型和纤维锌矿型晶体的倍频系数,计算值和实验值的吻合相当满意。从中得出几点有用的结论:(1)倍频系数的双能级跃迁模型对闪锌矿型结构是适用的;但对纤维锌矿型结构并不适用。(2)纤维锌矿型晶体的X₃₃₃^2ω系数可表示成两项之和:单重态(Γ₁,Γ₃)的贡献和双重态(Γ₅,Γ₆)的贡献。其中单重态对倍频系数贡献正值,双重态贡献负值。(3)使用Pauling的离子性标度f_i来表征A—B键的离子性是适宜的。 关键词：     

钙钛矿型晶体的倍频系数和离子位移、能带结构间的关系

1974年作者提出了“非线性光学效应的离子基团理论”^[1]，并据此对钙钛矿型等体系的倍频系数作了理论计算，得到了很好的结果。本文进一步使用作者1981年建议的“晶体倍频系数的平均能带近似计算法”^[2]，从能带理论出发计算了钙钛矿型晶体的倍频系数。计算结果表明：（1）由“平均能带近似法”仍可得到“钙钛矿型晶体倍步效应基团理论”^[1]的几个基本论点，并给出后者的近似等级；（2）充分揭示了SrTiO3、KTaO3晶体电场感应倍频系数χ333^(2ω）／χ311^(2ω)比值的变化与中心B离子的相对位移、能带结构、B－O键离子性之间的关系；（3）通过倍频系数和能带结构关系的研究，有可能把晶体倍频系数作为检验能带结构是否正确的一个新的数据；（4）由本文的计算公式，可以计算出在外电场作用下中心B离子相对于配位体氧原子的位移量△Z，并和外电场作用下的感应自发极化Ps的实验值相一致。     

使用基团理论计算KB5O8·4H2O晶体的倍频系数

本文使用基团理论计算KB₅O₈·4HO₂O(简称KB5)晶体的倍频系数,得到d₃₁=2.61×10^-10esu,d₃₂=007×10^-10esu,d₃₃=3.26×10^-10esu,与实验值符合较好。计算结果表明:氢键对KB5晶体的倍频系数有影响。本文还分析了KB5晶体倍频系数小的起因,除去[B₅O₆(OH)₄]^-1基团的微观倍频系数小外,还在于基团的空间排列方式不利,导至最大的微观倍频系数X₁₂₃相互抵消。最后,本文提出了在含四配位硼原子的硼氧化合物中寻找倍频新材料的结构判据。 关键词：     

1.06μm激光的高效率三倍频

本文用数值法求得三波耦合幅度方程的大信号解:并给出了时间高斯型光束倍频和三倍频效率的计算方法,提出了在中小基波功率密度下实现高效率三倍频的方案.用β-BaB_2O_4晶体I型倍频、KD P Ⅱ型三倍频,在激光器输出能量为365mJ时,获得了41.8%的三次谐波能量转换效率.     

Na2SbF5晶体倍频系数的理论计算

本文使用阴离子基团理论计算了Na₂SbF₅晶体的倍频系数,得到d₁₂₃=4.48×10^-10esu,与实验值符合较好。计算结果表明,阴离子基团中孤对电子的存在有利于产生大的倍频效应。本文还分析了Na₂SbF₅晶体倍频系数小的原因:尽管(SbF₅)^2-基团存在孤对电子可以对晶体倍频系数有较大贡献,但孤对电子能级的相对位置对其倍频系数有不利影响,从而导致它的倍频系数d₁₂₃较小。 关键词：     

晶体电光和非线性光学效应的离子基团理论(Ⅲ) 利用畸变氧八面体的离子基团模型计算LiNbO_3,LiTaO_3,KNbO_3,BNN晶体的电光和倍频系数

本文用文献[1]中所提出的(MO_6)离子基团模型,计算LiNbO_3,LiTaO_3,KNbO_3,BNN等晶体的电光和倍频系数。假设在O_h对称时,这些晶体中的氧八面体具有相同的能级和对称波函数,则通过群表示理论就可得到在C_(3ν),(C_2υ)对称性时氧八面体的能级和对称波函数,并进而用ABDP理论计算它们的电光和倍频系数。计算结果和实验符合得相当好。本文并从理论上解释了这些晶体的倍频系数大小、符号和氧八面体畸变间的关系,由此可以得到以下两个结论:(1)畸变氧八面体的离子基团模型不但适用于钙钛矿型材料,同时也适用于钨青铜型、LiNbO_3型材料。(2)在钨青铜型、LiNbO_3型的材料中,仍是“离子键”对电光和倍频效应作出主要贡献,同时由于LiTaO_3的共价键成份比LiNbO_3大,因而LiTaO_3的非线性光学效应比LiNbO_3小。     

相互作用能量参数对A(B_(1/2)~1B_(1/2)~2)O_3系统有序畴形成的影响

本文利用有序-无序相变理论讨论了A(B_(1/2)~1B_(1/2)~2)O_3系统中的有序-无序相变,半定量地研究了在A(B_(1/2)~1B_(1/2)~2)O_3系统中相互作用能参数对形成B~1:B~2=1:1有序畴的影响,理论计算结果与实验结果基本一致。     

CaWO_4中三价钕离子四角晶场分裂的计算

钨酸钙晶格具有空间群I4_1/a对称性,点群对称性为S_4。每个钙离子被八个氧离子包围,氧离子成畸变的四面体分布包围W离子。这样,在钨酸钙晶体中,Nd离子四角格位的晶场可写为 V=A_2~0V_2+A_4~0V_4+A_4~4V_4~4+A_6~0V_6~0+A_6~4V_6~4或 V=B_0~2U_0~2+B_0~4U_0~4+B_4~4(U_4~4+U_(-4)~4)+B_4~6(U_4~6+U_(-4)~6)。在第一个表达式中,V_q~k是单电子函数之和,此单电子函数是球谐函数r~k倍。在晶场分裂计算中将A_k~q〈r~k〉作为参量。在第二个表达式中,U_q~k是张量算符,此时的参量是B_q~k。这两组参量间的关系容易导出,列于表1中。     

NaNO2晶体线性和非线性光学系数的计算

使用从头计算平面波赝势方法,计算了NaNO₂晶体电子能带结构,并使用改进的倍频公式计算了它的线性折射率和静态二级非线性系数,所得到的结果和实验值相符.采用实空间原子切割方法分析了阳离子和阴离子基团对光学性质的贡献.计算表明(NO₂)-基团对双折射率和倍频系数的贡献占主要地位,从而进一步验证了阴离子基团理论的正确性 关键词： 电子结构 非线性光学系数 从头计算方法     

α、β-并三噻吩衍生物分子的电子光谱与三阶非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-31+G(d,p)方法对二聚α、β-并三噻吩衍生物的15个分子(a~g2)进行几何构型优化,对其最优构型采用TD-DFT(TDB3LYP/6-31+G(d))计算电子吸收光谱,用有限场FF方法及自编程序计算三阶非线性光学(NLO)性质.计算结果表明,在乙烯分子(反式)两侧分别引入α-并三噻吩、β-并三噻吩基团(c分子)比单纯引入相同的α-并三噻吩(a分子)或β-并三噻吩(b分子)基团,更有利于增大其三阶非线性光学(NLO)性能.在含乙烯桥二聚α、β-并三噻吩(母体分子)结构的末端,端接含C=C或C≡C的基团(如-C≡CH与-C=C(CN)_2),与端接吸电子基F原子或给电子基-N(CH_2CH_3)_2相比,能隙降值减小,最低能量吸收波长明显红移,其三阶NLO系数γ值达10~6数量级个原子单位(10~(-33)esu),显示出良好的三阶非线性光学性能,可设计成为性能良好的三阶非线性光学材料.