光學倍頻
又稱光學二次諧波,是指由於光與非線性媒質(一般是晶體)相互作用,使頻率為ω的基頻光轉變為2ω的倍頻光的現象。這是一種常見而重要的二階非線性光學效應。雷射出現後的1961年,P.A.弗蘭肯等人首次利用石英晶體將紅寶石雷射器發出的波長為 694.3納米的雷射轉變成波長為347.15納米的倍頻雷射,從而開始了非線性光學的主要歷史階段。圖1是該實驗裝置的原理圖。
位相匹配
例如,對於負單軸晶體,在正常色散情況下,可選擇光的偏振方向使基頻光為尋常光,倍頻光為非常光,再通過夾角θ 來實現位相匹配。參看圖2,其中的圓(球面)是頻率為ω 的尋常光的折射率曲面。它表示這種光在任意方向傳播時折射率n(ω)均等於n憙 。該圖的橢圓(橢球面)是頻率為 2ω 的非常光的折射率曲面。它表示這種光的折射率n(2ω)隨傳播方向θ而變化, 在最大值n厺與最小值
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光學倍頻可將紅外雷射轉變為可見雷射,或將可見雷射轉變為波長更短的雷射,從而擴展雷射譜線覆蓋的範圍。在雷射技術中已被廣泛採用。為得到波長更短的雷射可用多級倍頻。
多種倍頻晶體
且可達到相當高的倍頻轉換效率。對於可見及近紅外的基頻光,常用的倍頻晶體有 KDP、KD*P、ADP、LiIO3、CDA等等, 轉換效率可高達30%~50%。對於中紅外基頻光,常用晶體為Ag3AsS3、GdGeAs2、Te、CdSe等,轉換效率為5%~15%左右。參考書目
P. A. Franken, et al., Generation of Optical Harmonics, Phys.Rev. Lett.,Vol.7,p.118,1961.
F.Zernike,J.Midwinter,Applied Nonlinear Optics,John Wiley & Sons, New York, 1973.