光學超晶格中多重準位相匹配技術的研究.pdf

1、本論文對基于光學超晶格的多重準位相匹配技術進行了理論分析和實驗研究。提出了設計光學超晶格的一種新算法--自調整算法(Self-Adjusting Method),通過自調整算法設計出理想的非周期光學超晶格(AOS)和無周期光學超晶格(NOS)結構,通過滿足多重準位相匹配過程,實現(xiàn)任意的二階非線性過程,且轉換效率達到理論最大值?；谥芷跒?.5μm的周期性極化鈮酸鋰(PPLN),通過實驗驗證了耦合四倍頻效應中包含的多重準位相匹配過程,分析

2、了耦合模式、偏振模式、匹配階數(shù)對于四倍頻效應轉換效率的影響。最后,本文將準位相匹配原理擴展到左手材料,提出了新型的準位相匹配條件,并分別設計了基于左手材料和左手-右手混合材料的超晶格結構,以實現(xiàn)任意的二階非線性過程。
　　 本論文首先從二階非線性效應的耦合波方程出發(fā),分析了耦合三倍頻與耦合四倍頻效應中包含的多重準位相匹配過程,推導并比較了耦合模式與級聯(lián)模式下的轉換效率,證明了可通過設計光學超晶格,滿足多重準位相匹配條件,從而實現(xiàn)

3、最高效的三倍頻和四倍頻效應,且得到了一些新的結論?；谥芷跒?.5μm的PPLN,進行了四倍頻效應的實驗,驗證了理論推算的結果,分析了不同耦合模式、偏振模式、匹配階數(shù)下四倍頻效應的轉換效率,通過實驗進一步完善了多重準位相匹配的理論。
　　 本論文提出了設計光學超晶格的一種新算法--自調整算法。對于預設的任意非線性光學過程,分析了其中的多重準位相匹配條件,將其等效為多波長二倍頻過程,通過自調整算法進行優(yōu)化。本文設計了不同結構的非周

4、期及無周期光學超晶格以實現(xiàn)多波長二倍頻、寬帶倍頻、多波長耦合三倍頻、多波長耦合四倍頻等非線性過程,且討論了溫度、入射角度、疇結構精度等誤差對轉換效率的影響。提出了多重準位相匹配“理論最高效率和”的概念,以衡量算法的效率與精確度。理論推導與數(shù)值模擬證明,通過自調整算法設計的光學超晶格實現(xiàn)的任意非線性過程,其轉換效率逼近理論最高的轉換效率。
　　 本文首次將準位相匹配理論擴展到左手材料,建立了左手材料中的位相匹配模型。為實現(xiàn)任意波長