本论文主要基于光学超晶格铌酸锂的电光效应与非线性效应,设计了四段式结构以用于实现偏振不敏感的非线性光学变频过程,包括倍频效应与和频效应,研究了基于单缺陷结构的周期极化铌酸锂超晶格中的电光效应,发现了类电磁感应透明现象,并以此为基础提出了低电压的电光调制器的设计,同时探讨了离子型声子晶体中的拉曼效应。1.首先设计了三段式周期极化铌酸锂晶体,用于实现偏振不敏感的非线性二次谐波产生。该样品包括三个部分,外加直流电场施加在晶体的特定区域,用于调节基波的偏振状态。由于y偏振与z偏振的基波均产生z偏振的二次谐波,这样同时含有y偏振分量与z偏振分量的基波通过该样品时,产生的二次谐波会发生相互干涉,无法实现偏振不敏感。然后在三段式结构的基础上设计了四段式周期极化铌酸锂结构。样品包含四个部分,外加直流电场施加在晶体的特定区域,用于调节基波与二次谐波的偏振状态。这样,y偏振的基波将产生z偏振的二次谐波,z偏振的基波将产生y偏振的二次谐波。通过设计合适的畴结构,使得任意偏振的基波进入样品后,都可以实现有效的倍频过程。2.设计了四段式周期极化铌酸锂晶体,用于实现偏振无关的非线性光学和频过程。该样品包括四个部分,外加直流电场施加在晶体的特定区域,用于实现。光与e光的相互转换。随后研究了和频效率与基波的偏振状态之间的关系,证明该结构有很高的偏振不敏感性。无论任何偏振状态的信号光入射,产生的和频光能量基本一致。该结构可以用于单光子探测与光通信系统中。3.研究了基于单缺陷结构的周期极化铌酸锂晶体中的电光效应,发现了一种类电磁感应透明现象。当具有缺陷结构的晶体的y面上施加直流电场时,满足位相匹配条件的光波的偏振方向先经过偏振旋转再旋转至原方向。最终出射光保持原偏振方向。若在晶体后加入偏振片,那么对应的光波将无损耗地通过但是相位等发生了变化,而匹配点附近的光波经过样品后能量将会有所降低。此时可以观察到类电磁感应透明的光谱图,同时该样品可以实现可调群延时。基于此可以设计出低电压的电光调制器。4.研究了离子型声子晶体中由于超晶格振动与电磁波的强烈耦合,而产生的类似离子晶体中的极化激元等长波光学行为。其耦合方程与黄昆方程在形式上完全一致,可以据此研究极化激元的色散关系。基于离子型声子晶体与实际晶格中的相似性,探讨了离子型声子晶体中微波波段的拉曼散射效应。