【摘 要】
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高效的和频产生过程长久以来都是非线性光学领域人们所关注的热门的研究课题。和频过程中的频率转换效率主要取决于进行相互作用的三束光波之间的相位匹配方式。在一些退化的
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高效的和频产生过程长久以来都是非线性光学领域人们所关注的热门的研究课题。和频过程中的频率转换效率主要取决于进行相互作用的三束光波之间的相位匹配方式。在一些退化的和频过程中,一束基频光可以被散射光代替,散射光来自于入射光与微米量级的折射率不均匀区域的相互作用。这通常会导致许多类型的参数散射过程,并表现出特殊的光学图样,如光点、线状和环形图样等。随着准相位匹配理论的首次提出,它提供了一维和二维非线性晶体中不同几何类型的相位匹配模式,主要为共线型的匹配方式,本文中提出了一种非共线型的完全位相匹配机制,并得到了高效的和频输出。由于散射光辐射至四面八方,总有一个方向的散射光可以与基频光及谐波满足三角型的完全相位匹配关系,这要求晶体处于反常色散状态,此时谐波沿圆锥形辐射输出并在接收平面产生环形图样。一维准周期和二维周期光学超晶格中散射二次谐波圆环的产生已被提出。此外,在一维光子晶体中和频散射圆环也被观察到并报道。这些过程中采用了光学超晶格,并引入了倒格矢参与频率转换过程,弥补了相位失配量。这里,我们通过构建类反常色散环境在铌酸锂(LiNbO3)体介质中也获得了环形散射圆环。利用晶体内部的双折射效应,特定波长下寻常偏振态的基频光的折射率可以大于非常偏振态谐波的折射率,这种情况我们称之为类反常色散。实验上,我们不仅得到了散射倍频圆环,也通过两束不同频率的激光同步入射晶体得到了两个同心的和频圆环,来自于一束基频光和另一束基频光的散射光形成的完全相位匹配。为了提高和频过程中的频率转换效率,根据和频强度与两束基频光的强度成正比,我们通过内表面全反射引入反射光代替散射光提供另一个基频光波矢,由于反射光的强度远远大于散射光的强度,和频光强度明显地提高了。实验上,我们通过单次内表面全反射获得了7.9%的和频转换效率。
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