非线性光学NonlinearOptics非线性极化率张量Nonlinear.pdf

非线性光学(Nonlinear Optics) •非线性极化率张量(Nonlinear Susceptibility Tensor) •非共振非线性(Non-Resonant Nonlinearities) •共振非线性(Resonant Nonlinearities) •二阶非线性(Second-Order Nonlinearities) • 1981: Nicolaas Bloembergen Arthur L. Schawlow won the Nobel Prize for their contributions to laser spectroscopy and nonlinear optics. • Robert W. Boyd (Doctoral advisor: Charles H. Townes) is noted mainly for his work in nonlinear optics. He is currently Canada Excellence Research Chair in Quantum Nonlinear Optics at the University of Ottawa and on the Faculty at the University of Rochester. Robert W. Boyd Nonlinear Optical Phenomena Multi-photon imaging Frequency conversion Nonlinear optical imaging PRL 93,133904 (2004) •线性光学假定折射率、吸收系数和反射率等光学特性不依赖于光功率；当 采用高功率激光时，有可能进入一个不同的行为范畴，即非线性光学。 •在非线性光学中，材料的电极化率 （electric susceptibility ）以及相伴的 所有其它特性随着光束的电场强度而变化。 一、非线性极化率张量 The nonlinear susceptibility tensor •材料的光特性由其介电常数 （dielectric constant ）的实部和虚部所描述。 •而 可以由介质的偏振 所得到： 。 •在线性光学中，假定 与光波的电场强度 具有线性关系： 。 •其中 即为电极化率，有 。 •在非线性光学中， 和 的关系更为复杂，假定两者平行可以忽略矢量特性。 •此时可以将 分为线性项 和非线性项 ，有 。 •此时可以引入非线性极化率 以及n阶非线性极化率 ，如下所示 。 一、非线性极化率张量 The nonlinear susceptibility tensor •进一步得到 和