首页  技术文章  PPLN晶体中的非线性过程原理

PPLN晶体中的非线性过程原理

发布时间:2021-08-10 09:12:33 浏览量:3266 作者:Richard

摘要

PPLN晶体是用于非线性波长转换过程的高效介质,非线性波长转换过程有:二次谐波,差频,和频,光参量振荡,和其它二阶非线性

过程。二阶非线性过程涉及到三个电磁波的混合,其中晶体的非线性效应大小由系数χ(2)表示。

正文


原理ppln晶体是用于非线性波长转换过程的高效介质,非线性波长转换过程有:二次谐波,差频,和频,光参量振荡,和其它二阶

非线性过程。二次谐波(SHG)或倍频是利用非线性晶体的χ(2)特性的最常见的应用。在SHG中,两个具有相同波长的泵浦光子通

过一个非线性过程结合,产生波长为λ/2的第三个光子。与SHG类似,和频(SFG)是结合波长为λp和λs的两个输入光子来产生一个波

长为λSFG 的输出光子。λSHG=(1/λp+1/λs)-1。差频(DFG)中,两个波长为λp和λs的光子入射到晶体,频率较低的波长为信号

光子λs激发泵浦光子λp,发射一个波长为λs的信号光子和一个波长为λi的限制光子。Λi=(1/λp-1/λs)-1。在差频过程中,两个信号光

子和一个闲置光子出射,产生放大的信号光场。这被称为光参量放大。将非线性晶体放入一个光学谐振腔内可明显地提高效率,这就是

光学参量振荡器(OPO)。


相位匹配是指在两个或更多频率的光通过晶体传播时固定这些光之间的相对相位。折射率随光的频率而变,因此,随着光子在材料中传

播,两个不同折射率的光子之间的相位关系将改变。除非晶体对这些频率进行了相位匹配。为了输入光子进行有效的非线性转换,需要

在整个晶体中保持输入光子和输出光子之间的相位关系。如果相位不能匹配,产生光子相互间将以正弦的方式在同相和异相之间变化,

限制从晶体中输出光子的数量,如图所示。


传统相位匹配要求光在一个特定的方向上在晶体中传输,在这个方向上晶体的自然双折射和输出光的折射率相匹配。尽管这种方式可以

实现相位匹配,但是限制了这些材料只能在小波长范围内实现。而通过改变结构,让PPLN晶体的晶向周期性反转,通过在每个正弦产

生的峰值反转晶向,可以避免光子间反相,最终,产生的光子数量将随着光通过晶体的传播而增加,获得高转换效率


您可以通过我们的官方网站了解更多的产品信息,或直接来电咨询4006-888-532