【摘 要】
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二阶频率变换在非线性光学中有着十分广泛的应用,其在光谱学、信号处理、超短脉冲倍频、光通信等各个不同的领域都扮演着十分重要的角色。为实现高效的频率变换,如二次谐波（SHG）产生,需要满足相位匹配（PM）或者准相位匹配（QPM）条件。在相位匹配中,可以利用波导的色散实现有效波长的转换;利用准相位匹配,在周期性极化反转铌酸锂等材料中可以实现倍频输出。本文以非线性光学理论为基础,设计合适的铌酸锂脊形波导结
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二阶频率变换在非线性光学中有着十分广泛的应用,其在光谱学、信号处理、超短脉冲倍频、光通信等各个不同的领域都扮演着十分重要的角色。为实现高效的频率变换,如二次谐波（SHG）产生,需要满足相位匹配（PM）或者准相位匹配（QPM）条件。在相位匹配中,可以利用波导的色散实现有效波长的转换;利用准相位匹配,在周期性极化反转铌酸锂等材料中可以实现倍频输出。本文以非线性光学理论为基础,设计合适的铌酸锂脊形波导结构,分别改变波导上层厚度、上层宽度以及温度等参数,研究了尺寸以及偏振模式对铌酸锂波导的有效折射率的影响。在此基础上,优化铌酸锂脊形波导参数,获得可实现相位匹配的波长点;搭建仿真模型,实现二次谐波产生,并分析了倍频光转换效率与波导长度间关系;研究还表明,当温度改变时,铌酸锂脊形波导的相位匹配波长也随之改变,其二次谐波归一化转换效率随着温度的升高而增大。为克服波导折射率对满足相位匹配波长的限制,采用周期性极化结构,对满足准相位匹配条件下,铌酸锂波导中的二次谐波产生进行了仿真,分析了厚度、宽度及匹配类型对准相位匹配二次谐波转换带宽的影响,研究表明,采用周期性极化铌酸锂波导结构,可实现宽带二次谐波输出,其中Type-0（e+e→e）型准相位匹配比Type-I（e+e→o）型倍频带宽更大,带宽值分别达到260nm和67nm。
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