KDP晶體中彈性散射輔助的激光頻率轉(zhuǎn)換.pdf

1、在許多的非線性光學(xué)現(xiàn)象中，圓錐形的光學(xué)輻射作為一種非線性光學(xué)現(xiàn)象的呈現(xiàn)形式，可以伴隨著其他形式的非線性光學(xué)輻射（如光斑）同時(shí)出現(xiàn)。圓錐形的非線性光學(xué)輻射投影在二維平面上呈現(xiàn)出圓環(huán)或橢圓形式。相對(duì)于光斑形式的非線性光學(xué)輻射，這種圓環(huán)形的非線性光學(xué)現(xiàn)象可以提供我們更多的線索去探索非線性光學(xué)介質(zhì)本身的特性和光學(xué)相互作用過(guò)程中的參量變化。研究表明，圓錐形的非線性光學(xué)輻射可以發(fā)生在周期性極化的晶體材料中，通過(guò)倒格矢補(bǔ)償?shù)姆椒ㄍ瓿蓽?zhǔn)相位匹配從而得到

2、更高的頻率轉(zhuǎn)換效率。在本文中，我們利用體介質(zhì)晶體材料，實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到體介質(zhì)中位相匹配圓錐形輻射的非線性光學(xué)頻率參量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。
　　不同于周期性極化晶體材料，體介質(zhì)晶體材料不需要利用倒格矢補(bǔ)償波矢位相失配量。在體介質(zhì)晶體材料中，我們發(fā)現(xiàn)了彈性散射輔助形成的光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換過(guò)程。實(shí)際上，不論是微觀光子結(jié)構(gòu)或是體介質(zhì)晶體材料，由于晶體內(nèi)部或是表面的缺陷都會(huì)引起入射光的散射光產(chǎn)生，其中包括一部分彈性散射的光線，也就是說(shuō)這部分散射光的頻率相較于激

3、發(fā)光光場(chǎng)的頻率不會(huì)發(fā)生偏移。介質(zhì)中，散射光的傳播方向是沿各個(gè)方向的，所以對(duì)于基頻光的波矢方向來(lái)說(shuō)，總能找到一個(gè)合適方向的散射光波矢可以和基頻光結(jié)合，并且與輻射出去的頻率參量轉(zhuǎn)換的光波矢滿(mǎn)足位相匹配條件。
　　在本文中，我們實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)了KDP（磷酸二氫鉀）晶體材料在反常色散條件下，彈性散射輔助的各種圓錐形位相匹配頻率轉(zhuǎn)換的產(chǎn)生。諸如，基于KDP晶體χ(2)二階非線性響應(yīng)諧波和頻、差頻產(chǎn)生、基于KDP晶體χ(3)三階非線性特性響應(yīng)的四

4、波混頻產(chǎn)生、三次諧波產(chǎn)生等。
　　KDP晶體中，彈性散射輔助下的位相匹配二次諧波產(chǎn)生投影在二維接收屏上，我們獲得了某種雙環(huán)模式的非線性光學(xué)現(xiàn)象，這種雙環(huán)模式一定程度上揭示了散射光的偏振狀態(tài)。與此同時(shí)，雙環(huán)模式中每個(gè)倍頻圓環(huán)的亮度分布都呈現(xiàn)出各自的規(guī)律。我們發(fā)現(xiàn)這種圓環(huán)亮度的分布和光場(chǎng)與介質(zhì)相互作用過(guò)程中的有效非線性系數(shù)密切相關(guān)。由于非線性光學(xué)相互作用的有效非線性系數(shù)不僅和光場(chǎng)的情況相關(guān)，也和介質(zhì)材料本身的結(jié)構(gòu)特征相關(guān)，這也就是說(shuō)我