aggase2晶體的非線性光學(xué)數(shù)值分析畢業(yè)論文(參考版)
2024-08-31 18:14本頁面
【正文】 對此，對曾體賢老師致意最誠摯的感謝。 結(jié)論 通過對 AgGaSe2晶體的參量數(shù)值分析和計算 ， 我們可以得出的結(jié)論 ： （ 1） AgGaSe2晶體屬屬于負(fù)單單軸晶體 ，既可進(jìn)行Ⅰ類相位匹配，也可以進(jìn)行 Ⅱ類相位匹配。是否實現(xiàn)最優(yōu)位相匹配首先要看有效非線性光學(xué)系數(shù) ),( inF ???中是否含有 ?sin 因子。由式（ ）知 ， ?90?m? 時，沒有光孔效應(yīng)。 取一級 近似，并 與22222 s inc o s)(1 eoe nnn ??? ??聯(lián)立 得 ： ??????? ????? ? ?? ??????????232,322,2,2,2,]c o ss i n[)(2s i n21)()()(eososesesossssnnnnnncddnckk （ ） . 將 lk ??? （ l 為晶體長度） ， ??? c2? 代入式（ ） 得 ： mosesesosmesmoss nnnn nnl ????? 2s in)( ]c oss in[,2,2,232,22,2???? （ ） 式（ ）可以近似為： mesossnnl ??? 2s in)(2, ??? （ ） 對于晶體長度為 1cm 的 AgGaSe2晶體 ，在 ms ?? 4? 時，其相位匹配允許角可由式 （ ） 計算得： ???? 。此時的相位匹配角 ?? ??m ， ?? 即為當(dāng)調(diào)諧角為 m? 時晶體的允許角。 在一定的相位匹配角度 m? 的情況下， 由于光 束的發(fā)散 ，光束不再平行而是存在一定的發(fā)散角 ?? ， 很難做到完全相位匹配 ， 總存在或大或小的 k? ， 從而降低了頻率變換的效率。e光的傳播方向與光線方向一致，不存在光孔效應(yīng)，但是這樣的匹配在常溫下很難實現(xiàn)。 由 （ ）式 可知，在滿足非臨界相位匹配條件（ ?m? 90176。 結(jié)合式（ ）計算可得走離角 ??? 。 E D ? S ? k H 圖 光波走離角示意圖 在單軸晶體中 , o光的走離角為 0176。 因此 ,在光參 量 振蕩過程中 ,由于 光孔效應(yīng) 使得抽運光和參 變 光的互作用長度 （即有效長度） 小于晶體的縱向通光長度 ,降低了參 變 光的轉(zhuǎn)換效率。在光參量振蕩過程中，總有非常光（ e光）參與，由于雙折射效應(yīng)，非常光的傳播方向?qū)⑵x尋常光（ o光）的傳播方向，形成一離散角 ? ，如圖 。只有當(dāng)波法線的方向平行于主軸時，兩束光的能量傳播方向才會一致。 三波互作用還應(yīng)滿足能量守衡 ： pis ??? ??? ?? （ ） 再根據(jù)折射率關(guān)系（ ）式，還有負(fù)單軸晶體第一類匹配條件可知，信號光為 e 光，泵浦光與閑頻光均為 o光，則有： 22222 )(s in)(c o s)]([ 1 sesose nnn??? ?? （ ） 結(jié)合 ??? c2? ，可得 AgGaSe2光參量振蕩的相位匹配角： 222222( ) ( )[ ] [ ( ) ]( ) ( )s in [ ( ) ] [ ( ) ]o s e sessso p o ipio s e snn nnnnn?? ?????? ????? ? 得到負(fù)單軸 AgGaSe2的Ⅱ 類相位匹配角與波長之間的調(diào)諧曲線，如圖 （ ） 所示。 根據(jù)共線條件下的動量守衡公式 ： 0????? psi kkkk （ ） 根據(jù)波矢量k的定義 Kk ?? （ ） 式中， n 是頻率為光波折射率， c 為光波在真空的傳播速度， K 為光波的單位波矢量。將 20℃下的Sellmeier 系數(shù)帶入上式，可得： 220 2 0 . 1 1 6 2 7 54 . 9 1 2 9 6 0 . 0 2 7 30 . 0 4 8 3 9 8n ??? ? ?? （ ） 第Ⅱ類 匹 配 條 件 121 2 333( ) ( , ) ( )o e on n n??? ? ? ???或121 2 333( , ) ( ) ( )e o on n n??? ? ? ??? 121 2 333( ) ( , ) ( , )o e en n n??? ? ? ? ???或121 2 333( , ) ( ) ( , )e o en n n??? ? ? ? ??? 222 0 . 0 9 1 6 4 94 . 5 4 5 2 8 0 . 0 3 0 30 . 0 4 6 0 7 9en ??? ? ?? （ ） 利用 Matlab 軟件作圖所得 20℃時 AgGaSe2折射率光波波長曲線圖（見圖 ）可得其色散曲線，如圖所示。 39。 AgGaSe2晶體 感應(yīng)折射率橢球方程為： 2 2 23 2 21 1 1( ) 39。 AgGaSe2為負(fù)單軸晶體 ( oenn? )。所以在不降低入射光功率的情況下，以選用基橫?；虻碗A橫模為宜。 Ls的大小基本給出了倍頻技術(shù)中應(yīng)該使用的晶體長度。如果晶體過長，例 LLs 時，會造成倍頻效率飽和；晶體過短。 在影響倍頻效率的諸因素中，除前述的比較重要的三方面外，還需考慮到晶體的有效長度 Ls和模式狀況。第二類是入射光中同時含有 o光和 e光兩種線偏振光，負(fù)單軸晶體將兩個不同的光子變?yōu)楸额l的 e光光子，正單軸晶體變?yōu)橐粋€倍頻的 o光光子。角度相位匹配又可分為兩類。所以加工倍頻晶體時，須按一定方向切割晶體，以使晶體法線方向和光軸方向成 θ m，見圖 。圖中看到，基頻光中 o光的折射率可以和倍頻光中 e光的折射率相等，所以當(dāng)光波沿著與光軸成 θ m 角方向傳播時，即可實現(xiàn)相位匹配， θ m 叫做相位匹配角， θ m 可從下式中計算得出 2 2 22 002 2 2 2( ) ( )s i n ( ) ( )m nn??? ????? () 相位匹配角是指在晶體中基頻光相對于晶體光軸 z方向的夾角，而不是與入射面法線的夾角。 X1 PM 方向 ?m n1 n， n2 n2， O 圖 負(fù)單軸晶體折射率球面 折射率面的定義：從球心引出的每一條矢徑到達(dá)面上某點的長度，表示晶體以此矢徑為波法線方向的光波的折射率大小。圖 2中畫出了晶體中基頻光和倍頻光的兩種不同偏振 態(tài)折射率面間的關(guān)系。但對于各向同性晶體，由于存在雙折射，我們則可利用不同偏振光間的折射率關(guān)系，尋找到相位匹配條件，實現(xiàn) 0k??。由于一般介質(zhì)存在正常色散效果，即高頻光的折射率大于低頻光的折射率，如 2nn??? 大約為 210? 數(shù)量級。否則將會相互削弱
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