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光学混频及其应用:相位匹配和非线性光学

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:光学混频是一种与倍频效应密切相关的方法。为了有效地产生这些结果,必须保证它们相位匹配。这种混频过程在相反情况下特别有用。该过程称为参量振荡,ω1称为信号频率,ω2称为闲频。对于光学频率的降频转换,即从较高频率值转换到较低值,这是一种非常有用的方法。非线性光学中相位匹配是非常重要的。这种特性主导着非线性光学的实际应用。

光学混频及其应用:相位匹配和非线性光学

光学混频是一种与倍频效应密切相关的方法。如果多束激光波通过同一个非线性晶体进行传播,那么就可以将两束(不同光学频率)沿相同方向同时传播的光波叠加,从而得到和频或差频,即

E=E1cosω1t+E2cosω2t

再次利用式(9.3)得到:

该表达式PE)可以看作包含有如下的项:

该项给出了所需要的和频与差频项。为了有效地产生这些结果,必须保证它们相位匹配。例如,为了有效地产生和频,要求满足下式:

k1+k2=k(1+2)(www.xing528.com)

等效于

ω1n1+ω2n1=(ω1+ω2n(1+2)

式中,n代表该下标频率下的折射率。选择合适的与晶轴相关的方向可以满足该条件。

这种混频过程在相反情况下特别有用。如果将一块合适的晶体放置在谐振频率为ω1的法布里-泊罗腔中,即受到频率为ω(1+2)激光辐射的“泵浦”,就会形成ω1ω2两种频率。该过程称为参量振荡,ω1称为信号频率,ω2称为闲频。对于光学频率的降频转换,即从较高频率值转换到较低值,这是一种非常有用的方法。

非线性光学中相位匹配是非常重要的。如果产生了不同于基频的光波,那么它们必须具有正确的相关相位以形成相长干涉。正如已经看到的,这意味着,其速度一定相等以使相位匹配。这种特性主导着非线性光学的实际应用。

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