高斯光束在單軸孿晶中的二倍頻理論研究.pdf

1、非線性光學(xué)作為一門嶄新的分支學(xué)科，在其基本原理、新型材料的研究、新效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用方面都得到了巨大的發(fā)展，各種非線性光學(xué)效應(yīng)也得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用，如倍頻、和頻、差頻、光學(xué)參量振蕩及有極大潛力的介質(zhì)波導(dǎo)和光纖中的非線性光學(xué)效應(yīng)等。而光學(xué)二次諧波是目前非線性光學(xué)中應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù)。本文主要對(duì)高斯光束在孿晶中的二倍頻非線性效應(yīng)進(jìn)行理論研究，通過(guò)已有的單軸晶體中的二倍頻來(lái)探討單軸孿晶中的倍頻轉(zhuǎn)換，利用孿晶界面特有的光學(xué)特性，即等效

2、負(fù)折射和全透射，來(lái)提高倍頻效率，在這主要用來(lái)提高單軸非線性晶體中的倍頻轉(zhuǎn)換效率，以便我們實(shí)際中運(yùn)用；這對(duì)孿晶光學(xué)器件的開發(fā)、發(fā)展新型的光信息處理器件等方面有一定的參考價(jià)值。
　　 本論文中主要探討高斯光束在單軸孿晶中的二倍頻問(wèn)題，研究?jī)?nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面：
　　 (1)基于麥克斯韋方程組和三波相互作用方程，考慮晶體的各向異性，推導(dǎo)一套嚴(yán)格的倍頻耦合波方程。目前非線性光學(xué)倍頻理論研究中，耦合波方程忽略了晶體的各向異性▽

3、·E=0，一般情況下不引入離散因子，而只是在討論高斯光束倍頻情況下才引入了小量的離散因子，理論上不夠嚴(yán)謹(jǐn)。而實(shí)際技術(shù)上就是利用晶體的各向異性▽.E≠0來(lái)實(shí)現(xiàn)相位匹配的。我們從麥克斯韋方程出發(fā)，從方程本身考慮晶體的各向異性，重新推導(dǎo)一套倍頻耦合波方程。并采用各種合理近似、坐標(biāo)變換、投影等方式對(duì)新倍頻耦合波方程進(jìn)行化簡(jiǎn)，得出與原有耦合波方程相類似的新耦合波方程。
　　 (2)針對(duì)新推導(dǎo)的耦合波方程進(jìn)行數(shù)值求解，進(jìn)而對(duì)單晶和孿晶中的二

4、倍頻進(jìn)行數(shù)值分析，并將兩者的倍頻效果相比較。基于已化簡(jiǎn)的耦合波方程，通過(guò)建立具體的物理模型，以及在倍頻耦合波方程中代入相應(yīng)的數(shù)值參量、應(yīng)用非常廣泛的非線性晶體如KDP、BBO晶體進(jìn)行數(shù)值模擬和分析，來(lái)探討單晶和孿晶中的倍頻研究，并將兩者進(jìn)行比較。通過(guò)改變?nèi)肷涓咚构馐?、晶體的厚度、入射基頻光波長(zhǎng)以及離散角來(lái)探討單晶和孿晶中的倍頻效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著各種影響因子的變化，單晶和孿晶中的倍頻光波形以及倍頻轉(zhuǎn)換效率也發(fā)生相應(yīng)的變化，且孿晶的倍頻