准相位匹配

✍ dations ◷ 2025-09-12 09:18:52 #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

酮康唑酮康唑（英语：Ketoconazole）又称里素劳、康特、酶康灵、尼唑拉、酮基咪唑等，化学名称为1-乙酰基-4-〔4-〔2-（2，4-二氯苯基）-2（1H-咪唑-1-甲基）-1，3-二氧戊环-4-甲氧基〕苯基〕-哌嗪，CAS
阿提卡阿提卡希腊语（英语：Attic Greek），又称雅典希腊语，是一种古希腊语方言，在以雅典为中心的阿提卡地区使用。在诸古希腊语方言中，它最类似于后来的希腊语，并且是“古希腊语”课程所研习
专性细胞内寄生物细胞内寄生物（英语：Intracellular parasite）是指一类寄生于宿主细胞中生长、繁殖的生物，可分为兼性（Facultative）和专性（Obligate）寄生物。部分细胞内寄生物会导致相关疾病的发生。
金帐汗国钦察汗国（英语：Golden Horde；蒙古语：Алтан Орд，Altan Ord）（1242年－1502年）又称金帐汗国或大帐汗国，是蒙古四大汗国之一，元朝称之为大元钦察术赤兀鲁思，对金帐汗庭称为金斡耳朵，称
诺华制药诺华（Novartis）是一家总部位于瑞士巴塞尔的制药及生物技术跨国公司。它的核心业务为各种专利药、消费者保健、非专利药、眼睛护理和动物保健等领域。诺华公司成立于1996年，由位
张一鹄张一鹄，字友鸿，江南娄县（今属上海市）人，清朝政治人物。顺治十五年（1658年）戊戌科进士，官至云南府推官。工诗，有《滇黔诗》、《野庐集》。
赤壁赤壁，是一地名，闻名于公元208年之赤壁之战，以及大文豪苏轼以赤壁为题之著名词赋。而现代指1998年改名为赤壁市的原湖北省蒲圻市。赤壁之战发生于汉末三国时期，乃三大战役之一，当
小城镇小城镇，是中华人民共和国吉林省吉林市舒兰市下辖的一个乡镇级行政单位。小城镇下辖以下地区：小城社区、马路村、小城村、东光村、下营村、孟屯村、长发村、季长村、四合村、庆
塞缪尔·艾略特·莫里森塞缪尔·艾略特·莫里森（英语：Samuel Eliot Morison）是一位美国海军历史学家，以其海军历史相关著作的权威性和可读性著名，最高军衔为海军后备役少将。莫里森于1912年在哈佛大学获
第二圣殿第二圣殿，旧址位于耶路撒冷，是继第一圣殿被毁后所建的。前586年，犹太人被新巴比伦王国国王尼布甲尼撒掳往巴比伦，沦为巴比伦之囚，第一圣殿被毁。后新巴比伦被波斯帝国的古列二世