周期極化鈮酸鋰晶體的制備及其準(zhǔn)相位匹配技術(shù)的應(yīng)用研究.pdf

1、本課題來(lái)源于教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。論文對(duì)準(zhǔn)相位匹配技術(shù)的基本原理及其應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，并得出了一系列與實(shí)驗(yàn)結(jié)論相吻合的計(jì)算公式，同時(shí)對(duì)鈮酸鋰晶體的特性及其周期極化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 利用準(zhǔn)相位匹配技術(shù)，通過(guò)人為地在非線(xiàn)性晶體上制備出非線(xiàn)性系數(shù)的周期結(jié)構(gòu)，來(lái)滿(mǎn)足相位匹配條件，可以提高頻率轉(zhuǎn)換的效率與擴(kuò)大非線(xiàn)性晶體的應(yīng)用波段范圍，這是近年來(lái)非線(xiàn)性光學(xué)研究的重要發(fā)展方向。利用鈮酸鋰晶體制作周期極

2、化結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配技術(shù)是最為突出的例子。 鈮酸鋰晶體是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配最為理想的材料之一，因?yàn)樗行Х蔷€(xiàn)性系數(shù)較大而得到迅速發(fā)展。近年來(lái)，由于鈮酸鋰晶體生長(zhǎng)工藝的成熟和PPLN外加電場(chǎng)極化法制備技術(shù)的提高，使得它在非線(xiàn)性頻率變換領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。論文分別從準(zhǔn)相位匹配的基本原理和實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位匹配技術(shù)的主要手段兩個(gè)方面入手，展開(kāi)了深入了研究，主要工作如下： 1、從麥克斯韋方程組及非線(xiàn)性極化的原理出發(fā)，推導(dǎo)了介質(zhì)中三波互

3、作用的耦合波方程，并在此基礎(chǔ)上分析了倍頻互作用的轉(zhuǎn)換效率。 2、從有效非線(xiàn)性系數(shù)的傅立葉變換出發(fā)，推導(dǎo)了準(zhǔn)相位匹配條件下，三波互作用的耦合波方程，并對(duì)方程進(jìn)行了求解，在此基礎(chǔ)上分析了倍頻互作用的轉(zhuǎn)換效率與周期極化晶體的各參數(shù)之間的制約關(guān)系。 3、分析了鈮酸鋰晶體的物理、化學(xué)及鐵電性質(zhì)。形象的描述了晶體外加電場(chǎng)極化時(shí)，鐵電疇極化反轉(zhuǎn)的全過(guò)程，最后對(duì)鈮酸鋰晶體的電擊穿特性進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 4、研制了一臺(tái)用于

4、制作周期極化鈮酸鋰晶體的電源，并且對(duì)PPLN的實(shí)際制備過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的描述，同時(shí)對(duì)鈮酸鋰晶體外加電場(chǎng)極化的兩種方案分別進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并給出了一系列有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后對(duì)PPLN晶體的通光倍頻實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了敘述，得出了有參考價(jià)值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 5、對(duì)基于PPLN光波導(dǎo)的全光波長(zhǎng)變換技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，推導(dǎo)出了非線(xiàn)性光波導(dǎo)中級(jí)聯(lián)二級(jí)非線(xiàn)性效應(yīng)(倍頻和差頻互作用)的耦合波方程,并對(duì)倍頻過(guò)程的轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了推導(dǎo)，由于對(duì)耦合波方程的