06-第四章--二阶非线性光学效应.pptVIP

5.带宽 考虑允许微小的相位失配 泵浦光频率固定时，完全相位匹配的参量光为 小量失配允许的参量光为 双共振： 频率与腔长的关系 单次往返的相位 腔长变化6.频率稳定性 单共振： 频率与腔长的关系 单次往返的相位一、参量上转换二、参量下转换相位匹配:§4.6参量放大和振荡参量放大(OpticalParametricAmplifier，OPA)：是一个差频产生的三波混频过程，对信号波和空闲波（闲频光）同时放大的过程。特点：没泵浦阈值。参量振荡(OpticalParametricOscillation,OPO)：是一个和频的逆过程，对信号波和闲置波同时放大的过程。分类:双共振光学参量振荡腔（DRO）和单共振光学参量振荡腔（SRO）。特点：有泵浦阈值。一、参量放大(OPA)参量发生器：是和频产生的逆过程，在非线性光学晶体内，认为是用单个泵浦光束通过三波相互作用，对信号波和空闲波同时放大的过程。但阈值较高。手段：强度高的多的泵浦光束或采用微微秒脉冲，可以避免对晶体的光学损伤。二、参量发生器OPG

(opticalparametricgeneration)参量振荡：由放在光学谐振腔内的非线性光学晶体组成，可以提高参量放大的总增益，但阈值较高。是和频产生的逆过程，认为是用单个泵浦光束通过三波相互作用，对信号波和闲置波同时放大的过程。手段：采用光学谐振腔来增加有效长度，利用强度高的多的泵浦光束或或采用微微秒脉冲，可以避免对晶体的光学损伤。三、参量振荡OPO

(opticalparametricoscillation)1.理论分析双共振谐振腔1)角度调谐当入射角度发生小角度变化时其参量光输出发生相应变化此时相位匹配关系为 又 得：倍频的调谐角度 折射率是波长/频率、片震、温度的函数。 设泵浦光频率固定，入射角度固定，当温度为T时，输出参量光为 当温度发生微小变化时 输出参量光变为非简并情形2）温度调谐 得：简并情形一、小信号近似理论处理二、大信号理论处理谐波产生是光学混频的一种特例。二次谐波产生的理论完全遵循和频产生的理论，条件为：在具有反演对称性的晶体中，二次谐波产生在电偶极矩近似下是禁止的，而三次谐波产生总是允许的。在可忽略泵浦场损耗的范围内，三次谐波产生的理论也与和频理论类似。在实验上，可用两块非线性晶体串连起来构成一个有效的三次谐波发生器。§4.4二次谐波的产生一、二次谐波的产生聚焦影响：有发散问题吸收率存在，导致热色散，dn/dT≠0高斯光束的二次谐波产生

（SHG-SecondHarmonicGeneration）径二、有效非线性光学系数2）有效非线性光学系数二次谐波产生为例两种相位匹配形式、四种作用过程的有效非线性光学系数一、e+e→oeo－o二、e+o→ooo－e三、o+o→eoe－e四、o+e→e例：求KDP晶体的I型、II型有效非线性系数。解：KDP：负单轴晶体，对称性非零的非线性张量元为了有效产生二次谐波:1）应选择有效非线性系数大的材料；2）满足相位匹配的，可通过调节光的传播方向与晶轴之间的夹角来实现；3）还应调整光在非线性介质中传播的方位角来得到最大的有效非线性光学系数。习题：1）3m对称型LiNbO3晶体在oo-e相位匹配下的有效非线性光学系数；2）BBO晶体在第Ⅱ相位匹配的有效非线性光学系数§4.5参量转换分类：参量上转换：和频参量下转换：差频定义：参量转换(Parametricconversion)：在非线性过程中，介质本身不参与能量的净转换，但光波频率可以发生转换的过程。条件：相位匹配、（辅助腔）第四章二阶非线性光学效应远离共振区，无吸收，无损耗;为实数，具有完全对易性和时间反演对称性;介质都是没有反演对称性。线性电光效应光整流效应参量过程（和频、差频）参量放大参量振荡§4.1线性电光效应－普克尔(Pockler)光频电场低频或直流电场1.折射率椭球几何法线性电光张量以KDP晶体纵向运用为例沿z轴（光轴）加电压，-以ZnS横向运用为例§4.2光学整流效应光学整流效应：一个光波通过非线性介质时，由于二阶非线性极化作用产生一个直流极化强度P0的现象。——反电光效应以KDP晶