非線性激光頻率轉(zhuǎn)換及其光速調(diào)控.pdf

1、本文主要分為兩個部分，第一部分著重于研究各種非線性介質(zhì)結(jié)構(gòu)及相位匹配機制對光的二階非線性頻率變換過程的調(diào)控。
　　在光學(xué)超晶格中，我們分析了多重準相位匹配下的光學(xué)二倍頻和偏振耦合的競爭過程，利用電光偏振耦合對級聯(lián)的非線性頻率變換過程進行調(diào)控。這里我們總結(jié)介紹了鐵電晶體中常用的室溫電場極化法過程，并闡述了極化晶體中電光效應(yīng)引發(fā)的Solc濾波器的原理。接下來我們對非周期極化鈮酸鋰晶體中準相位匹配下的二倍頻和電光偏振耦合效應(yīng)的級聯(lián)過程進

2、行了理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬，分析了頻率轉(zhuǎn)化和偏振耦合之間的競爭?？梢酝ㄟ^外加電場影響二倍頻和電光偏振效應(yīng)的能量耦合過程，起到調(diào)控光輸出的效果。同時提出并改進了一種非周期光學(xué)超晶格結(jié)構(gòu)的設(shè)計算法——自調(diào)整算法。
　　在均勻非線性體介質(zhì)中，研究探討了非線性頻率轉(zhuǎn)換過程在時間反演下的對稱性，通過巧妙的調(diào)控機制在實驗上首次實現(xiàn)了時間反轉(zhuǎn)的非線性耦合過程。這里我們回顧了線性光學(xué)中激光輻射和反制激光器的原理，以及反演對稱性在非線性耦合過程中的理論

3、推廣。我們首先在實驗上實現(xiàn)了非線性耦合過程的時間反演，以最經(jīng)典的非線性耦合過程——二倍頻和參量放大過程——演示了它們在時間反演對稱下對入射光的相干吸收，從而實現(xiàn)了非線性頻率變換過程在時間正負軸演化方向上的調(diào)控。在反轉(zhuǎn)對稱下，前者可以實現(xiàn)在基頻光泵浦時對二倍頻光的完全相干吸收，后者的時間反演則對應(yīng)了在泵浦光作用下對入射光的相干衰減，從而將相干吸收的概念推廣到了非線性領(lǐng)域。
　　在鐵電晶體疇壁這一特殊的界面結(jié)構(gòu)上，由于增強的非線性響應(yīng)

4、被局域在疇壁上，使得光二階非線性頻率轉(zhuǎn)換過程得到了特殊的調(diào)制，倍頻光以非線性切倫科夫輻射的形式出現(xiàn)。我們研究探索了疇壁對非線性切倫科夫倍頻過程的調(diào)控，這是由基頻光激發(fā)的非線性極化波在疇壁上的定域性決定的，對非線性切倫科夫輻射的調(diào)控可以通過疇壁上的非線性極化波的調(diào)制來實現(xiàn)。另外，切倫科夫輻射自動相位匹配的特點可以實現(xiàn)全帶寬的倍頻，而不受傳統(tǒng)雙折射和準相位匹配中匹配帶寬的限制，由此我們以該機制構(gòu)建了一個基于疇壁切倫科夫倍頻機制的超短脈沖測量

5、裝置（頻率分辨光學(xué)開關(guān)法），根據(jù)實驗上測量得到FROG跡圖并利用反演算法對待測超短脈沖的振幅和相位進行了解析。
　　在第二部分里，我們主要探討了對光速的調(diào)控，總結(jié)和介紹了光速調(diào)控的基本原理。同時引出利用超高階導(dǎo)模實現(xiàn)光速調(diào)控的新機制，在雙面金屬包覆波導(dǎo)中可以在寬光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)有效的慢光。我們推導(dǎo)了超高階導(dǎo)模的群速度關(guān)系式，指出其慢光機制與有效折射率正相關(guān)。對光速的調(diào)控可以通過控制導(dǎo)模的有效折射率來實現(xiàn)，這與以往基于材料或結(jié)構(gòu)強色散