基于鐵電晶體電光效應的群速度調控以及電光器件研究.pdf

1、電光效應屬于鐵電晶體的一項重要的二階非線性光學效應，可根據電場加載方向區(qū)分為縱向電光效應（泡克爾斯效應）和橫向電光效應。而周期性極化鈮酸鋰是將鈮酸鋰晶體的非線性系數進行了空間周期性調制，在滿足準位相匹配時可應用在倍頻，光參量放大，光參量振蕩等非線性過程中。本文的主要研究內容正是建立在周期性極化鈮酸鋰的電光效應的基礎上，從理論和實驗上研究了以下各方面內容。
　　為實現超短脈沖在周期性極化摻鎂鈮酸鋰的群速度調控，特意將入射波長選擇在非

2、相位匹配對應的波長上，整個過程處在相位失配狀態(tài)下進行。推導了直流電場參與的二階非線性耦合波方程，并且方程中考慮三階非線性效應（自相位調制器和交叉相位調制）引起的非線性相移對脈沖群速度的影響。分析了這些參數包括：電場強度、脈沖強度、溫度、位相失配量對群速度調控的影響。由于摻鎂鈮酸鋰晶體存在矯頑場和抗光功率閾值，所以不能忽略電場極值和光強極值對脈沖波形的影響，因此確定了該方案下摻鎂鈮酸鋰可適用的最大電場強度和最大入射脈沖功率。另外，還把電光

3、效應和三階非線性效應的聯合調控效果與僅電光效應對脈沖時延的影響進行了對比，前者效果明顯。三階非線性效應這項因素的加入具備了理論指導的實效性，對實驗具有理論指導意義。
　　在磁光法拉第效應中，線偏光在介質中往返傳播一次，其偏振面旋轉的角度為單程的兩倍。而在相位匹配情況下，周期性極化鈮酸鋰中的每個疇都可看成一個半波片，線偏光在外加電場的周期性極化鈮酸鋰晶體中傳播時其偏振面將發(fā)生偏轉。進一步研究發(fā)現，晶體疇的個數決定了晶體旋光性的類別，

4、當晶體包含偶數個疇時，周期性極化鈮酸鋰表現的是天然旋光性；當晶體包含奇數個疇時，周期性極化鈮酸鋰表現出的卻是偏振旋轉的非互易性，這個特性與磁光法拉第效應類似。借此提出了電光效應下的“類法拉第效應”，并得到了摻鎂鈮酸鋰晶體的“類費爾德常數”，拓寬了傳統(tǒng)光學超晶格內的疇數目必為整數的思想禁錮，并基于周期性極化鈮酸鋰晶體所含疇的個數為奇數性分數的結構設計了電光隔離器。
　　為實現ICF系統(tǒng)對超高強度光斑均勻性的超高要求，研究表明光譜色散

5、束勻滑和隨機相位板技術的同步使用能夠明顯提高光斑均勻性。除此以外，還發(fā)現若有多個頻率的微波參與光譜色散過程，光譜均勻性會進一步地提升。
　　從模型建立出發(fā)，到實驗制作了一類可適應多頻率驅動的電光調制器。其過程是首先基于準速度匹配原理，利用模擬退火算法設計了一套非周期排列的疇反轉分布，理論上驗證了該結構對帶寬內各微波頻率的響應，在帶寬內，各頻率所取得的調制深度均相等。其次，利用室溫電場極化法成功實現了非周期的大面積疇反轉，詳細介紹了