【摘 要】
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本工作中主要使用CASTEP计算软件研究非线性光学晶体的光学性质以及水在硼酸盐系列晶体上的行为.CASTEP程序包使用的是基于密度泛函理论的平面波赝势理论.在我们以前的研究工
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本工作中主要使用CASTEP计算软件研究非线性光学晶体的光学性质以及水在硼酸盐系列晶体上的行为.CASTEP程序包使用的是基于密度泛函理论的平面波赝势理论.在我们以前的研究工作中证明这种方法在对不含过渡金属的非线性光学晶体进行总能计算和确定电子能带结构时是适当和精确的.首先,我们使用平面波赝势理论计算了KH<,2>PO<,4>(KDP)和CO(NH<,2>)<,2>紫外光学晶体的线性和非线性光学性质.对于这两种晶体,计算得到的折射率、双折射率以及二级非线性光学系数与试验值符合得很好.另外利用实空间原子切割技术解释了其非线性光学效应的起因.对于KDP晶体而言,PO<,4>基团对二阶非线性光学效应起主导作用,而氢键对双折射率的贡献更大得多.对于KDP和尿素这两种晶体,虚电子过程对非线性光学响应的贡献都是主要的.其次,平面波赝势方法被扩展到研究具有黄铜矿结构的AgGaX<,2>(X=S,Se,Te)红外非线性光学晶体.利用能带结构的输出结果,这三种晶体的线性和非线性光学性质得到了计算.计算得到的折射率、双折射率以及二级非线性光学系数与已知的试验值符合得很好.实空间原子切割技术再次阐明了其非线性光学效应的起因.GaX<,2>基团对二阶非线性光学效应的产生起主要作用,而阳离子Ag的贡献可以忽略.另外,随着晶体中不同化学键键级的增大,其对倍频系数的贡献也变大.最后,第一性原理计算方法研究了LBO族(LiB<,3>O<,5>,CsB<,3>O<,5>和CsLiB<,6>O<,10>)硼酸盐系列块状晶体内的水分子的行为.确定了水分子在这些晶体中的吸附位置和方向,与试验观测值相互吻合得很好.对比LBO族晶体吸水前后得电子能带结构,阐明了产生谐波过程中的光退化现象.另外,计算了晶体中水分子的扩散路径和相应的能量势垒.块状CBO和CLBO的潮解现象主要是由于吸附水后产生了很强的应力的结果,而不是化学反应.
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