基于鐵電晶體疇壁的若干非線性光學現(xiàn)象研究.pdf

1、本文主要分為兩個部分，第一部分著重于對鐵電晶體疇反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和疇壁的制備以及其非線性光學現(xiàn)象的研究，第二部分主要研究了類反常色散介質(zhì)中的非線性頻率轉(zhuǎn)換過程。
　　鐵電晶體作為一種重要的功能材料，因其具有自發(fā)極化可以被電場反轉(zhuǎn)的性質(zhì)而在非線性光學中具有重要的應(yīng)用。隨著人們對于鐵電晶體的研究，4T鐵電體中自發(fā)極化的方向不相同的區(qū)域之間的界壁——疇壁區(qū)域所變現(xiàn)出的新特性逐漸引起人們的關(guān)注。我們首先在實驗上制備了高準直，占空比好的高質(zhì)量疇反轉(zhuǎn)

2、和疇壁，而后深入研究了基于疇壁上增強的非線性效應(yīng)產(chǎn)生的新現(xiàn)象。由于疇壁對非線性切倫科夫輻射的增強效應(yīng)，我們設(shè)計了多階級聯(lián)產(chǎn)生高階切倫科夫諧波的實驗方案，并實驗驗證了切倫科夫高次諧波的輻射角度與基頻光波長以及樣品周期之間的依賴關(guān)系。通過對諧波出射強度的橫向掃描，我們發(fā)現(xiàn)高次諧波的強度峰值周期與疇壁的周期一致，這表明了疇壁是產(chǎn)生切倫科夫高次諧波的有效區(qū)域。
　　鐵電疇壁作為超薄的特殊光學界面，對于傳播的基頻光場具有定域性，即非線性響應(yīng)

3、被局域在疇壁區(qū)域，從而對于光的二階非線性頻率轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生調(diào)制作用使得諧波以非線性切倫科夫輻射形式產(chǎn)生。在本文中，我們分析了疇壁對于非線性極化波的調(diào)制作用并得到調(diào)制加快的非線性極化波相速度公式，在一定條件下，使得在傳統(tǒng)的反常色散區(qū)域非線性極化波的相速度可以打破速度閾值的限制從而產(chǎn)生切倫科夫輻射。
　　4T在第二部分中我們基于晶體雙折射效應(yīng)提出了類反常色散介質(zhì)的概念，即當入射光與諧波具有不同偏振時，可以在正常色散的介質(zhì)中模擬類反常色散

4、的環(huán)境。通過這種特定的相位匹配機制，我們研究了類反常色散中的非線性切倫科夫和頻產(chǎn)生，分析了簡并的非線性切倫科夫和頻和傳統(tǒng)的共線二次諧波產(chǎn)生的異同點，并實現(xiàn)在一塊非線性晶體中連續(xù)實現(xiàn)正常色散，簡并和反常色散的非線性切倫科夫輻射。
　　對于一維光子晶體散射協(xié)助的圓錐形二次諧波產(chǎn)生的相位匹配條件分析我們得出利用類反常色散介質(zhì)可以打破正常色散介質(zhì)中對于光子晶體的最大周期限制，并在實驗上實現(xiàn)了一維光子晶體以及體介質(zhì)中的環(huán)狀散射倍頻以及和頻的