激光頻率變換技術(shù)ppt課件(參考版)
2025-01-07 20:29本頁面
【正文】 ?③實現(xiàn)相位匹配的條件下倍頻轉(zhuǎn)換效率最高 ?④倍頻轉(zhuǎn)換效率正比于包含 L的 sinc函數(shù)的平方，倍頻效率與非線性晶體的長度有關(guān)． ２．相干長度 相位匹配： 相位失配程度：相干長度 倍頻轉(zhuǎn)換效率隨 L呈周期性變化，當(dāng) 倍頻效率達(dá)到第一個極大值 相干長度：倍頻效率達(dá)到第一個極大值所對應(yīng)的長度 )2/(s i n022 kLcLkSH G ?????2/2/ ??? kL)(42 12112 nnkkkL c?????? ??? 3. 倍頻過程中的相位匹配 相位匹配 各向同性介質(zhì)無法實現(xiàn) 各向異性介質(zhì) 實現(xiàn)相位匹配的方法 (1)角度相位匹配 使參與非線性相互作用的光波在非線性介質(zhì)的某個特定方向上傳播 ,該方向上基頻光波和倍頻光波的折射率相同 02 12 ???? kkk212 kk ?21 nn ?（ 2）倍頻離散效應(yīng)及溫度相位匹配 倍頻離散效應(yīng)：基頻光和倍頻光所對應(yīng)的光線方向不一致的現(xiàn)象 倍頻過程中的能量守恒和動量守恒 ? 量子力學(xué)觀點(diǎn) 211211211kkkkkk???????????? ??? 光學(xué)倍頻的實驗系統(tǒng) ? ? ①不具有對稱性 ? ②具有較大的非線性極化系數(shù) ? ③能以一定的方式實現(xiàn)相位匹配 ? ④所選用的非線性晶體應(yīng)對基頻光和倍頻透明 ? ⑤為了使倍頻晶體能夠承受足夠的基頻入射功率 ,要求晶體的抗破壞閾值要盡可能高 三部分組成 : ① 產(chǎn)生基頻光波的激光器 ②倍頻晶體 ③相位匹配系統(tǒng) 光學(xué)和頻與差頻效應(yīng) ? 和頻（頻率上轉(zhuǎn)換） ? 差頻（頻率下轉(zhuǎn)換） ? 擴(kuò)大激光器的頻譜范圍 ? 例：可見光或近紅外激光 紫外波段的激光 ? 利用近紅外波段激光的泵譜將中紅外波段的激光變換成近紅外區(qū)域或可見光區(qū)域的光波 . ? 差頻 :可見光 中紅外 ? 中紅外 遠(yuǎn)紅外 強(qiáng)信號光 (泵譜光 )\弱信號光 ? 假設(shè)三束光波均沿 z軸傳播的平面波，則和頻效應(yīng)的耦合波振幅方程為： ? 假設(shè)在非極化過程中泵譜光的強(qiáng)度基本不變，且滿足相位匹配條件，則 kzikzikziezEzEikzzEezEzEikzzEezEzEikzzE????????????????)()()()()()()()()(2133*1322*23112131 3,2,1,4kkkkldk ef fll?????? ?)()0()()0()()(2133*1322zEEikzzEEzEikzzE????????)0()( 11 EzE ?有效極化率 ? 解方程組可得 ? 則 ? 利用邊界條件 ? 得 ? 和頻光波的振幅 ? )()0()0()( 311*32232zEEEkkz zE ????)s i n ()c o s ()( 213 bzCbzCzE ?? )0()0( *1123 EEkkb ?01)()0(1)(03202????zzzEEzEbEEikCC /)0()0(,0 12321 ??)s i nh(])0()0([)( 1233 bzb EEkizE ?? 若晶體長度為Ｌ，則和頻光在出射端的振幅和光強(qiáng)分別為 ?和頻光的光強(qiáng)與入射紅外信號光的光強(qiáng)成正比 ? 光子觀點(diǎn)： ? 能量守恒： ? 動量守恒： ? 相位匹配條件： )s i n(])0()0([)( 1233 bLb EEkiLE ?)(s i n)0()()(21)( 2223*3333 bLILELELI ???? ??321 ??? ??? ??321 kkk ??? ??321 kkk ??實驗系統(tǒng) ?包括 ?
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