2、M,...2§8.1概論電偶極矩輻射特點：θ=0，=0;θ=π/2，=ImaxElectricdipole3Brewsterlow4§8.1概論波耦合作用在介質中，總的極化強度為P=PL+PNL，可分為線性極化PL和非線性極化PNL。PNL是兩個以上光電場E相乘的結果，導致了不同光電場之間出現相互影響，相互作用，相互之間有能量轉移，即光波之間有耦合作用。由Maxwell方程組可以推導出相應的波耦合方程組，對于二階非線性效應，頻率關系為的光電場有：一個光電場的變化與其它兩個光電場乘積有關，非獨立傳播。當deff=0
3、時，E1,2,3=const，獨立傳播，無吸收。5§8.2倍頻技術倍頻的產生,（光泵浦激光器的“短波瓶頸”,Einstein系數關系）E(ω)~E(2ω)6§8.2倍頻技術激光倍頻技術也稱為二次諧波（SHG）技術，是最先在實驗上發(fā)現的非線性光學效應。1961年由Franken等人進行的紅寶石激光倍頻的實驗，標志著對非線性光學進行廣泛實驗和理論研究的開端。激光倍頻是將激光向短波長方向變換的主要方法，已達到實用化的程度，并且有商品化的器件和裝置，目前獲得非常廣泛的應用。7§8.2倍頻技術相位匹配條件及其意義相位匹配條件的物理意義
4、8§8.3角度匹配方法折射率曲面從原點O引矢徑方向與K平行，取矢徑長度r=n，n為與K對應的光波的折射率值，所有r端點連成折射率曲面。由于對應一個K有兩個折射率，因此沿同一矢徑對應兩個矢徑長度，因此折射率曲面是雙層面，與折射率橢球不同。對于負單軸晶體有：9§8.3角度匹配方法角度相位匹配相位匹配要求nω=n2ω，由于色散的存在，nω一般不等于n2ω。對于各向異性晶體，由于存在雙折射，不同偏振態(tài)的光電場對應的折射率也不相同。在某個方向上，可以使色散與雙折射互相抵消，實現nω=n2ω。10§8.3角度匹配方法負單軸晶體的角度匹配
5、11§8.3角度匹配方法正單軸晶體的角度匹配12§8.3角度匹配方法角度匹配規(guī)律在正常色散條件下，倍頻光總是取低折射率所對應的偏振態(tài)：基頻光不取或不單獨取低折射率所對應的偏振態(tài)，總有取高折射率所對應的偏振態(tài)，這樣就補償了正常色散造成的13§8.3角度匹配方法雙軸晶體的角度匹配一般來講，晶體的對稱性越低，非線性率越大，倍頻效率較高的KTP就屬于雙軸晶體。雙軸晶體的折射率曲面是雙層雙葉曲面，不再以Z軸為光軸，Z軸是兩個光軸的角平分線，折射率也不僅是的函數，也是的函數在雙軸晶體中非光軸方向，中存在著兩個相互正交的光電場、,分別對應
6、著雙層雙葉曲面的兩個曲面和，同樣可以利用角度匹配的方法，也分為I類（平行式）和II類（正交式）匹配，即：主軸折射率和色散公式確定以后，可采用計算機數值計算求解。14§8.3角度匹配方法光孔效應和非臨界相位匹配光孔效應非臨界相位匹配NCPM15§8.3角度匹配方法相位匹配的物理分析基頻光大量轉換成倍頻光，非耗盡近似失效，波耦合方程可化為16§8.3角度匹配方法保證在相位匹配條件下基頻光能量不斷向倍頻轉移。積分后,得到在相位匹配條件下的嚴格解17§8.3角度匹配方法基頻光與倍頻光在晶體中的“消長”過程和光波能量轉移18§8.4倍
7、頻方式倍頻效率腔外倍頻腔內倍頻19§8.4倍頻方式對倍頻晶體的要求deff≠0，，deff系數大。對基頻光和倍頻光透明，吸收小。色散小，雙折射大，最好能NCPM。抗光損傷閾值高。208.5準相位匹配方法（QPM）(1)相干長度首先分析在不滿足的條件下，倍頻光強在晶體內的空間變化。如圖所示。Δk≠0條件下倍頻光強的空間變化表明倍頻光強在z方向呈現周期性變化，當，I2w呈上升趨勢，表明能量交換過程以基頻光向倍頻光轉移為主。在處達到極大值，由此定義倍頻的相干長度為218.5準相位匹配方法（QPM）當有，在整個晶體長度內，基頻光總是
8、向倍頻光轉移能量，但當時，在的空間范圍，倍頻光波呈下降趨勢，表明能量交換過程以倍頻光波向基頻光波“回吐”為主。因此晶體長度的增加并不導致倍頻光增強。而如何在有限相干長度的條件下，使倍頻光在介質中單調增長，導致準相位匹配方法（QPM）產生。(2)空間調制倍頻光強上升與下降的兩個過程分別對應于
