准相位匹配技术测量晶体折射率及级联非线性相移的研究

论文摘要

本文主要是基于准相位匹配光学频率变换技术,利用二次谐波发生过程和光学参量振荡过程对非线性光学晶体掺镁近化学计量比钽酸锂晶体的折射率进行测量,拟合得到用于计算不同温度和频率光波在此晶体中的折射率公式——Sellmeier公式,并用数值模拟方法研究了准相位匹配结构参数以及通过电光效应调节二次谐波发生过程中所产生的级联非线性相移。本文主要内容如下:1.阐述了准相位匹配技术的概念,介绍了国内外研究历史、现状与热点,并着重介绍了周期极化晶体;2.从理论上研究了周期性极化介质中的耦合波方程,系统地阐述了准相位匹配技术的原理,并着重介绍了多个利用准相位匹配技术实现光学频率转换的应用过程;3.介绍了钽酸锂晶体的物理和光学特性,并介绍了对钽酸锂晶体折射率测量研究的国内外历史,并通过OPO和SHG实验对基于掺镁近化学计量比钽酸锂晶体的变频过程进行了测量,通过曲线拟合的方法得到了计算此晶体折射率的Sellmeier方程4.介绍了非线性相移产生的原理,并对QPM结构中的级联非线性相移对SHG转换效率的影响进行了分析,对通过设计各种参数调节非线性相移来提高SHG转换效率。同时利用数值模拟手段对通过电光效应调节级联非线性相移进行控制的过程作了研究,并介绍了非线性相移的各种应用。本文的研究意义:基于准相位匹配技术的非线性光学频率转换过程在如今受到了广泛的关注。本文研究的非线性晶体掺镁近化学计量比钽酸锂折射率测量方法以及所得结果,对基于此种晶体的光学应用提供了重要的参数。本文研究的级联非线性相移的控制调制对光学频率转换效率的优化以及利用非线性相移的各种光学器件的设计提供了很大的技术支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 准相位匹配频率变换技术概述及其发展过程
• 1.1.1 准相位匹配技术的优点
• 1.1.2 准相位匹配技术的主要研究热点
• 1.2 周期极化晶体的概述
• 1.2.1 周期性极化晶体的制备
• 1.2.2 周期极化晶体的几种结构
• 1.2.3 几种常见的周期性极化晶体
• 1.2.4 准相位匹配的研究热点发展方向
• 1.3 准相位匹配技术的应用及前景
• 第二章 周期极化晶体实现准相位匹配技术的原理
• 2.1 非线性互作用的基本方程——耦合波方程
• 2.1.1 电磁波在非线性介质内的传播方程
• 2.1.2 耦合波方程
• 2.2 准相位匹配技术原理
• 2.2.1 准相位匹配中的耦合波方程
• 2.2.2 准相位匹配中耦合波方程的小信号解
• 2.2.3 准相位匹配条件
• 2.3 QPM-OPO 激光器
• 2.4 准相位匹配二次谐波的发生（SHG）
• 第三章 利用准相位匹配技术测量镁掺杂钽酸锂晶体折射率
• 3.1 钽酸锂晶体简介
• 3.2 钽酸锂晶体折射率研究历史
• 3.3 利用OPO 与SHG 对钽酸锂晶体折射率的测量
• 3.4 数据处理和结果
• 第四章 准相位匹配结构中级联非线性相移的研究
• 4.1 非线性相移的原理
• 4.1.1 级联非线性概述
• 2级联过程'>4.1.2 什么是 χ²级联过程
• 4.1.3 非线性相移和偏振态旋转
• 4.2 非线性相移对准相位匹配SHG 转换效率的影响
• 4.2.1 QPM 中非线性相移的解析解分析
• 4.2.2 非线性相移的数值解分析
• 4.3 通过准相位匹配结构参数调节级联非线性相移
• 4.4 利用电光效应调节级联非线性相移
• 4.4.1 非线性晶体的电光效应
• 4.4.2 通过电光效应对级联非线性相移进行调节
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间发表论文