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光学微纳米线作为微纳光子回路和器件的一维构成单元,在光调制、波长转换、近场成像等应用方面已经引起了人们的高度重视。目前,对无衬底支撑的一维自由微纳材料的研究主要集中在微纳光纤、半导体和金属纳米线上,同时,对具有高非线性效应的一维纳米材料的制备和性能表征也正在成为人们关注的热点之一。无机非线性光学晶体β-BaB2O4(BBO),由于其高光学非线性以及高损伤阈值,是目前使用最广泛的宏观非线性光学材料之一,但是至今还没有被制备成具有光学质量的微纳米线波导的形式。本论文工作在目前BBO微纳材料研究的基础上,采用溶胶凝胶法和水热法成功制备了光学质量的BBO微纳米线,并对其光学特性进行了较为系统和详细的表征。论文第一部分(第二章)以氯化钡、氢氧化钠和硼酸为原料,采用辅助后续热处理的无机水热法成功制备了BBO微纳米线。对水热反应反应物的浓度、反应时间以及反应温度进行了对比实验,并对不同衬底对热处理的影响进行了对比。XRD、SEM和HRTEM测试表明,所制备的BBO微纳米线截面为三角形,直径在50nm至2μm之间,长度可达数百微米,得到的微纳米线为单晶,直径均匀,表面质量良好。论文第二部分(第三章)对生长的BBO微纳米线的线性导波特性进行了研究,测试了其对不同波长光的传输损耗,实验测量得到的传输损耗分别为0.30dB/μm(532nm波长)和0.21dB/μm(671nm波长),表明所研制的BBO微纳米线具有光学导波能力。论文第三部分(第四章)对BBO微纳米线的二次谐波产生(SHG)等非线性效应进行了研究。在1064nm波长皮秒激光脉冲的激发下,在532nm波长处观察到明显的SHG信号。基于实验结果进行的分析计算表明,BBO微纳米线的SHG转换效率最高可达到8.4%,明显高于块状晶体材料。我们的研究结果表明,采用溶胶凝胶法和水热法可以制备光学质量的单晶BBO微纳米线,通过导波激发,BBO微纳米线作为非线性光波导可产生明显高于块状晶体材料的SHG转换效率。通过进一步优化生长条件、提高BBO微纳米线的光学质量,将有可能使其在未来微纳光子器件等应用方面发挥重要作用。