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。     

低温相偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)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(B_3O_6)~(3-)环的影响,采用CNDO/S近似计算了(B_3O_6)~(3-)基团的分子轨道,进而求得低温相偏硼酸钡(β-BaB_2O_4)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-BaB_2O_4晶体的倍频系数主要来自(B_3O_6)~(3-)基团中共轭π轨道的贡献。计算结果还表明,CNDO/S型近似是一种计算晶体中共价键基团分子轨道的有效方法。     

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     

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。     

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(Ⅲ)——利用畸变氧八面体的离子基团模型计算LiNbO3,LiTaO3,KNbO3,BNN晶体的电光和倍频系数

本文用文献[1]中所提出的(MO₆)离子基团模型,计算LiNbO₃,LiTaO₃,KNbO₃,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_2ν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、LiNbO₃型材料。(2)在钨青铜型、LiNbO₃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LiTaO₃的共价键成份比LiNbO₃大,因而LiTaO₃的非线性光学效应比LiNbO₃小。     

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：     

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。     

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。     

掺入V3+离子α-Al2O3晶体的基态精细光谱和晶体局域结构及J-T效应的研究

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d2/3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用四种微观磁效应的完全能量哈密顿矩阵。利用该矩阵,计算了V3+:α-Al2O3晶体的光谱精细结构和晶体局域结构,进一步研究了V3+:α-Al2O3晶体的自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用和它们对光谱精细结构影响及Jahn-Teller效应。理论计算值和实验值相符合。结果发现,掺杂没有改变晶体的对称性、同时发现并合理解释了V3+对α-Al2O3晶体基态精细光谱中J-T效应的存在机理。     

掺入V3+离子α-Al2O3晶体的基态精细光谱和晶体局域结构及J-T效应的研究

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d2/3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用四种微现磁效应的完全能量哈密顿矩阵.利用该矩阵,计算了V3+:α-Al2O3晶体的光谱精细结构和晶体局域结构,进一步研究了V3+:α-Al2O3晶体的自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用和它们对光谱精细结构影响及Jahn-Teller效应.理论计算值和实验值相符合.结果发现,掺杂没有改变晶体的对称性、同时发现并合理解释了V3+对α-Al2O3晶体基态精细光谱中J-T效应的存在机理.     

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(Ⅳ) 钙钛矿、钨青铜型、LiNbO_3型晶体线性极化率计算

本文再次采用氧八面体基团模型及定域化轨道波函数的方法系统地计算了九种钙钛矿、钨青铜型和LiNbO_3型晶体的折射率。在未引入任何可调整参量的情况下,计算值与实验值之差仅10%左右。由此可见,氧八面体基团模型及定域化轨道波函数的计算方法不但能在定量上阐明这两种类型材料的电光和非线性光学效应的机理,同时也能阐明光频线性极化率的各种性质。本文的计算还表明,虽然奇次项晶格场是晶体产生电光和非线性光学效应的决定因素,但对线性极化率的影响恰非常小。最后,就定域化轨道方法的可靠性作了某些讨论。     

掺有Ni~(2+)的α-Al_2O_3晶体的基态精细光谱、晶体局域结构和Jahn-Teller效应

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d2/3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用四种微观磁效应的45阶可完全对角化的能量哈密顿矩阵.利用该矩阵,计算了Ni2+∶α-Al2O3晶体的光谱精细结构和晶体局域结构,深入研究了Ni2+∶α-Al2O3晶体的自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用和它们对光谱精细结构的影响及Jahn-Teller效应.理论计算值和实验值相符合.研究发现,掺杂没有改变晶体的对称性、同时发现并合理解释了Ni2+对α-Al2O3晶体基态精细光谱中Jahn-Teller效应的存在机理.     

晶体电光和非线性光学效应的离子基团理论(Ⅳ)——钙钛矿、钨青铜型、LiNbO3型晶体线性极化率计算

本文再次采用氧八面体基团模型及定域化轨道波函数的方法系统地计算了九种钙钛矿、钨青铜型和LiNbO₃型晶体的折射率。在未引入任何可调整参量的情况下,计算值与实验值之差仅10%左右。由此可见,氧八面体基团模型及定域化轨道波函数的计算方法不但能在定量上阐明这两种类型材料的电光和非线性光学效应的机理,同时也能阐明光频线性极化率的各种性质。本文的计算还表明,虽然奇次项晶格场是晶体产生电光和非线性光学效应的决定因素,但对线性极化率的影响恰非常小。最后,就定域化轨道方法的可靠性作了某些讨论。     

Cr~(3 )∶MgAl_2O_4晶体的基态能级分裂及Jahn-Teller效应

构造了3d3/3d7离子在三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用的120阶微扰哈密顿矩阵.利用完全对角化该矩阵的方法计算了Cr3 ∶MgAl2O4晶体的基态能级、零场分裂参量,理论计算值与实验值相符合.定量研究了自旋二重态对基态能级的贡献,证明该贡献是不可忽略的.定量研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用对Cr3 ∶MgAl2O4晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道和自旋-自旋相互作用对基态能级和零场分裂参量的影响的程度和方式是不同的,自旋-其它轨道相互作用的影响也是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在Cr3 ∶MgAl2O4晶体中Jahn-Teller效应的存在,解释了该晶体的光谱精细结构的成因.     

掺有Ni2+的α-Al2O3晶体的基态精细光谱、晶体局域结构和Jahn-Teller效应

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d2/3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用四种微观磁效应的45阶可完全对角化的能量哈密顿矩阵.利用该矩阵,计算了Ni2+∶α-Al2O3晶体的光谱精细结构和晶体局域结构,深入研究了Ni2+∶α-Al2O3晶体的自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用、自旋-其它轨道相互作用和其它轨道-其它轨道相互作用和它们对光谱精细结构的影响及Jahn-Teller效应.理论计算值和实验值相符合.研究发现,掺杂没有改变晶体的对称性、同时发现并合理解释了Ni2+对α-Al2O3晶体基态精细光谱中Jahn-Teller效应的存在机理.     

晶体中稀土离子能级重心的位移

本文从理论上讨论了晶场作用对稀土离子能级重心位移的影响, 具体计算了J 混效应对15 个含Nd 3十离子的晶体中的l-J- 能级重心的位移. 结果指出J 混效应加宽了光谱项-(2s +l)- L由于自旋轨道祸合导致的能级劈裂宽度, 并且与晶体基质的组成、结构有关. 关键词：     

NaNO_2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.