准相位匹配

✍ dations ◷ 2024-09-20 12:30:29 #物理学,非线性光学

准相位匹配（Quasi-phase-matching）是非线性光学频率转换的一种重要技术，其思想最早由J. Armstrong等人 $^{}$ .）制作出准周期极化光学超晶格，并用首次利用单束光单块晶体实现了三倍频绿光的产生；1999年，N. Broderick等人制作出第一个二维非线性光子晶体（英语：Nonlinear photonic crystal），并验证了非线性布拉格衍射。现在，非线性光子晶体中的准相位匹配技术已广泛应用于二次，三次和高次谐波的产生，波长转换，参量转换等过程。

非线性过程通过非线性系数实现耦合。除能量守恒，非线性耦合还要求动量守恒，即相位匹配，当相位匹配时，可以获得很高的转换效率，反之，非线性过程就很弱。通常可以采用角度匹配，温度匹配，准相位匹配等方法实现相位匹配。但前二者对光波的传播方向和偏振态要明确要求，一般也不能利用到晶体较大的非线性系数，同时对于不同波长的匹配也很困难，多个非线性过程同时实现更是困难。而准相位匹配则能较好解决这些问题。可以通过一个三波耦合说明准相位匹配原理。考虑一个三波（ $\mathbf {\omega } _{1}$ , 为整数。可以看到，准相位匹配结构可以提供多个倒格矢，这样可以需要选择和合适的倒格矢，从而实现相位匹配。例如选择合适的 $\mathbf {G} _{m,n}$ $\mathbf {G} _{m,n}$ ,可以得到 $\mathbf {k} _{3}-\mathbf {k} _{2}-\mathbf {k} _{1}+\mathbf {G} _{m,n}=0$ $\mathbf {k} _{3}-\mathbf {k} _{2}-\mathbf {k} _{1}+\mathbf {G} _{m,n}=0$ ，即相位匹配，从而获得高效率的非线性频率转换。

一维

1. 综述文章 Y.Y. Zhu and N.B. Ming, "Dielectric superlattices for nonlinear optical effects ",Optical and Quantum Electronics,31,1093-1128,(1999),doi:10.1023/A:1006932103769.

2.准周期结构

S. N. Zhu, Y. Y. Zhu, and N. B. Ming, “Quasi-phase-matched third-harmonic generation in a quasi-periodic optical superlattice,” Science 278, 843–846 (1997). doi: 10.1126/science.278.5339.843

K. F. Kashi and A. Arie, “Multiple-wavelength quasi-phase-matched nonlinear interactions,” IEEE J. Quantum Electron. 35, 1649–1655 (1999). doi:10.1109/3.798088

3.非周期结构 B. Y. Gu, B. Z. Dong, Y. Zhang, and G. Z. Yang, “Enhanced harmonic generation in aperiodic optical superlattices,” Appl. Phys. Lett. 75, 2175-2177 (1999).doi:10.1063/1.124956

4.非周期结构 H. Liu, Y. Y. Zhu, S. N. Zhu, C. Zhang, and N. B. Ming, “Aperiodic optical superlattices engineered for optical frequency conversion,” Appl. Phys. Lett. 79, 728-730 (2001)doi:10.1063/1.1381569

5. 非周期结构 T. Kartaloğlu, Z. Gürkan Figen, and O. Aytür, “Simultaneous phase matching of optical parametric oscillation and second-harmonic generation in aperiodically poled lithium niobate,” J. Opt. Soc. Am. B 20, 343-350 (2003)doi:10.1364/JOSAB.20.000343

6.啁啾结构 K. L. Baker, “Single-pass gain in a chirped quasi-phase-matched optical parametric oscillator,” Appl. Phys. Lett. 82, 3841-3843 (2003). doi:10.1063/1.1579848

二维

1. 综述文章 A. Arie, A. Bahabad and N. Habshoosh, “Nonlinear interactions in periodic and quasi-periodic nonlinear photonic crystals,” in Ferroelectric Crystals for Photonic Applications (eds. P. Ferraro, S. Grilli and P. De Natale ) ch.10,259-294 (Springer Verlag, 2008).doi:10.1007/978-3-540-77965-0

2.第一块二维非线性光子晶体 N. G. R. Broderick, G. W. Ross, H. L. Offerhaus, D. J. Richardson, and D. C. Hanna, “Hexagonally poled lithium niobate: a two-dimensional nonlinear photonic crystal,” Phys. Rev. Lett. 84, 4345–4348 (2000).doi: 10.1103/PhysRevLett.84.4345

1.^ J.A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P.S. Pershan (1962). "Interaction between light waves in a nonlinear dielectric". Physical Review 127: 1918. doi:10.1103/PhysRev.127.1918.

2.^ V. Berger (1998). "Nonlinear photonic crystals". Physical Review Letters 81: 4136. doi:10.1103/PhysRevLett.81.4136.

相关

栉水母动物门栉水母（Ctenophores），又名海胡桃，是一类两胚层动物，属辐射对称动物，现被划分为栉水母动物门（学名：Ctenophora），又名有栉动物门、栉板动物门。原和刺丝胞动物一起分在腔肠动物门，作为无
亚伯拉罕·马斯洛亚伯拉罕·哈罗德·马斯洛（英语：Abraham Harold Maslow，1908年4月1日－1970年6月8日），美国心理学家，以需求层次理论最为著名，为一种心理健康的理论，认为首先要满足人类天生的需求，最终
城市人口密度城市人口密度（英语：Urban density）或城市密度是城市规划和城市设计中使用的术语，指居住在划定的市区内的人口密度。因此，它与人口密度的其他衡量标准不同。城市密度被认为是了解
宇宙微波背景辐射宇宙微波背景（英语：Cosmic Microwave Background，简称CMB，又称3K背景辐射）是宇宙学中“大爆炸”遗留下来的热辐射。在早期的文献中，“宇宙微波背景”称为“宇宙微波背景辐射”（CMBR
杉木杉木（学名：Cunninghamia lanceolata）又称福州杉、刺杉，为柏科杉木属植物。原产于中国及越南，并有一变种峦大杉，分布在台湾，模式标本采自浙江舟山。常绿乔木，高可达30米以上；树冠常呈
侧妃福晋博尔济吉特氏，又称安布福晋，蒙古科尔沁部贝勒明安之女，纳穆赛之孙女。努尔哈赤众福晋之一，后世文献所称之侧妃。《钦定外藩蒙古回部王公表传》显示她是成吉思汗二弟哈卜图哈
个人形象个人外貌可能是一个人的外表和容貌，社会学普遍认为一个人的外貌在人格发展及社会关系中扮演着举足轻重的角色。人类容貌的改变有一定的理论可做依循，主要取决于人类的遗传基因
跨撒哈拉贸易跨撒哈拉贸易界于北非地中海沿岸国家及西非国家之间，是条从第八世纪到十六世纪末间重要的贸易路线。7世纪以后，阿拉伯人来到北非并控制了撒哈拉商道贸易。8~11世纪为商道贸易
大禹陵大禹陵是大禹的纪念陵墓，位于浙江省绍兴市东南8公里禹陵乡禹陵村，墓在会稽山下，坐东朝西。前为禹池，面对亭山。墓建有碑亭，内立“大禹陵”三字石碑。附近有禹庙，分午门、祭厅、正
四犬齿兽属四犬齿兽属（学名：）意为“四颗狗的牙齿”，是已灭绝合弓纲，属于兽孔目的兽头亚目，化石发现于南非的卡鲁盆地，生存年代为三叠纪的最早期。