光二倍頻

光二倍頻

正文

頻率為v 的雷射通過某些非線性介質後產生頻率為2v的雷射的現象。二倍頻又稱為二次諧波發生。通常用晶體作為倍頻材料。
相位匹配　頻率為 v的單色光射入非線性介質會產生非線性極化波。由非線性極化波可以產生頻率為2v的倍頻光。光倍頻的效率不但與晶體的性質有關，而且還受相位匹配情況的影響。晶體中各處倍頻波的強度和相位與極化波有關。極化波的相速度與基頻波的相同，但由於色散、倍頻波的相速度通常與基頻波的相速度不相等。因此，在某一平面Z1處產生的倍頻波傳播到另一平面Z2時，與Z2處產生的倍頻波之間有一相位差。光通過整個晶體後，總的倍頻光強正比於由這種相位差引起的干涉因子

式中l為二倍頻晶體的長度；

n(v)，n(2v) 分別為介質對基頻和二倍頻光的折射率。當墹κ＝0時，各處產生的倍頻波相互加強,總的倍頻波最強。墹κ＝0 稱為相位匹配條件。相位匹配通常有臨界匹配和非臨界匹配兩種方法。

光二倍頻

臨界匹配　又稱為角度匹配。利用晶體的各向異性可以實現墹κ=0。例如，對於負單軸晶體（見圖），只要使基頻光為o光,倍頻光為e光，基頻光沿與晶體光軸成θm角的方向入射時,可以達到nO(v)=ne(2v)。這時的θm角稱為匹配角。
非臨界匹配　某些晶體的折射率隨溫度有較大的變化。改變溫度,可以在θm=90°時達到nO(v)=ne(2v)。這種匹配方式稱為非臨界匹配。
常用的二倍頻晶體有LiIO3、Ba2NaNb5O15、KDPKD*P、CD*A、CDA等。二倍頻轉換效率最高可達80％。利用二倍頻可以提高雷射的頻率。例如，波長為1.064微米的Nd：YAG雷射經二倍頻後變為波長為0.532微米的綠色雷射。它可作為水下雷射探測的光源，又是染料雷射器的一種良好的泵浦源（見固體雷射器）。

配圖

相關連線