非线性光学课件B.ppt

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1、§3.5方位角的选取xyZ光轴kφθ1、光轴（z轴）与波矢量（光的传播方向）之间的夹角为。kθ2、当为时，如o+oe匹配方式，基频光中o光的振动分量（垂直zok面的振动）和倍频光中e光的振动分量（平行zok面的振动）就满足相位匹配条件，倍频光最大。θθm3、为使倍频光最大，倍频光的e光的振动分量应该为最大。选取入射光E的入射方向，即选取某一方位角Φ（方位角Φ：zok面与x轴的夹角），使P的e光振动分量最大。4、有效非线性系数由于P和E之间是张量关系，即是张量，定义有效非线性系数，来表示P和E之间的方向关

2、系。表示非线性极化率在方向上的投影。选取适当的Φ角，可使有效非线性系数最大，也就是倍频光最大。不同晶体不同的匹配方式可查表得到有效非线性系数的表达式，通过使最大求得方位角Φ。§3.6倍频晶体长度的选取1、倍频光的转换效率2、当时，说明基频光基本上都转换为倍频光了，此时若L再长，只有传输损耗了。倍频光不会再增强。3、倍频晶体长度有一个最佳值。4、根据耦合波方程（3.5-1）对于倍频光有：，，，(3.5-1)式变为：（3.5-2）求解(3.5-2)式得：其中§3.7现代倍频技术一、高功率脉冲激光器倍频技术（

3、腔外倍频）全反射镜调Q器件YAG晶体输出镜T＝90％聚焦透镜倍频晶体0.53μm1.06μm分光镜1.腔外倍频的原因（1）倍频效率成正比，因此选择高的基频功率密度（2）对于调Q高功率脉冲激光器，输出镜透过率T：80～90％，腔内腔外的功率密度相差很小，为简单起见，将倍频晶体置于腔外。2.晶体位置：置于激光光腰处（1）对于基横模（TEM00），是高斯光束，在束腰处光斑面积最小，功率密度最高，且束腰处近似平面波，对位相匹配有利。（2）由激光理论，发散角和束腰半径关系：当小，大，当晶体长度超过束腰长度时，光束

4、发散，破坏光束完全匹配状态，倍频效率下降，所以，和之间有一折中。3.采用聚焦透镜增大基波功率密度（1）采用聚焦透镜，聚焦功率可增大一个数量级。（2）通常采用长焦透镜，增大焦深与倍频晶体长度相匹配。二、低功率连续激光器倍频技术（腔内倍频）全反射镜YAG晶体T＝100％（0.53μm）T＝0％（1.06μm）聚焦透镜倍频晶体0.53μm布氏起偏器输出镜1.腔内倍频的原因连续激光器，输出镜的透射率T：10～20％，腔内功率密度比腔外大5～10倍，因此，采用腔内倍频。2.输出镜的选择对于激光，其损耗处于最佳值1

5、0％左右时，激光振荡才会最强，这样，也可以得到高的倍频光。因此，使输出镜对基频光全反射，而使倍频效率为10％，基频光振荡最强。3.布氏起偏器作用（1）使基频光变为偏振光。（2）使倍频光输出。三、腔内双向倍频全反射镜YAG晶体T＝100％（1.06μm）T＝0％（0.53μm）倍频晶体0.53μm长通滤光片短通滤光片T＝0％（1.06μm）T＝100％（0.53μm）1.双向倍频，倍频光增强了2.滤光片可通过镀膜实现3.向前和向后传播的倍频光要同位相，否则会抵消，通过调节倍频晶体与两个滤光片距离实现，设计

6、高精密调节系统。第四章受激散射效应第一节光散射现象概述一、光的散射有一部分能量，偏离原来的传播方向，向空间其它任意方向弥散开来，这种现象称为光的散射。二、研究光散射的意义1.认识光的传播规律，光和物质相互作用的规律。2.探索介质的组成、结构、均匀性、物态变化的手段。提供一种产生强相干辐射的新方式，如受激喇曼散射激光器，受激自旋反转喇曼激光器。三、光散射的原因表面上看：介质的光学不均匀性，即光学常数（折射率）的不均匀性。实质上：，介质的光学不均匀性，实质上是介质感应电极化特性的时空起伏，即感应电偶极矩的时

7、空起伏。在入射光作用下，介质内产生感应电偶极矩，电偶极矩是产生次级电磁波的辐射源，当介质内感应电偶极矩的时空分布完全均匀时，次波辐射互相干涉，使介质内沿原来前进方向上的光辐射强度最大，其它方向上次波辐射干涉相消,光强为零，没有光的散射。当介质内折射率分布不均匀，感应电偶极矩时空分布不均匀，次波辐射干涉结果，在其它方向不能完全干涉相消，光强不为零，形成散射。三、光散射现象的分类从产生的物理机制可分为两大类1、非纯净介质中的光散射介质中由外来杂质质点、颗粒、介质本身结构缺陷等造成的光散射。如晶体中形成的结石

8、、气泡、杂质颗粒、局部错位、局部应力都可成为散射中心。特点：散射现象不是介质本身所固有的，而是依赖外部掺杂进来的散射中心的性质或介质的纯净度。规律：（1）散射光频率与入射光频率相同。（2）散射光强I‘与入射光波长之间关系：其中：与散射中心的尺度有关（1）丁铎尔散射：，，与无关。（2）瑞利散射：，，（3）米氏散射：，2、纯净介质中的光散射（介质本身所固有的）（1）瑞利散射：组成介质的原子或分子产生的密度起伏。散射光频率与入射光频率相同，散射前