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周期和非周期畴反转光学超晶格中二阶非线性光学现象研究 摘要 本文首先介绍了准位相匹配( q p m ) 二阶非线性效应，并作了详细的理论 分析。接下来介绍了周期性电场极化l i n b 0 3 的制备方法。根据这一方法，我们 成功的制作了光栅周期为2 8 5 ：2 9 ；3 0 和3 1 微米的周期性电场极q 6 l i n b 0 3 样品。 经过化学处理，我们在显微镜下观察到了l i n b 0 3 样品极化后占空比大约为1 ：1 的周期结构。 利用这些打场0 3 样品，我们搭建了实验装置来观察周期性极化三d v 6 0 3 中的 光学参量振荡( o p o ) 现象。我们利用波长为1 0 6 4 微米的调q n d ：y a g 激光器作 为泵浦源。由于缺少必要的红外波长探测设备，我们还没有对o p o 现象进行测 量。但是实验中意外的得到了5 3 2 纳米的绿色倍频光。本文就这个现象给出了一 定的解释。 本文介绍了非周期光学超晶格( a o s ) 的理论和这个理论的应用，得到了一些 有趣的结果。另外，在已有的周期性和非周期性光学超晶格理论的基础上，我们 提出了无周期光学超晶格( n 0 s ) 。本文同时介绍了设计n o s 的方法，并用一个 例子数值模拟了n o s 结构的l i n b 0 3 中的二阶非线性效应。通过比较我们认为这 种新的理论为超晶格的设计提供了更大的自由度。 、 关键词：l i n b 0 。，准位相匹配，光学参量振荡t 鬯e 6 r ，模拟退火法：基因算法 s 嚣c o n bo r d 嚣rn o n 薹矗n 嚣a 疑o p t l c a lp 珏嚣n o 酝e n al n p e r l 0 da l ，e r i o da n dn o n - p e r l o dd o m a i n - i n v e r t e d 0 p t i c a ls u p e r l a t t i c e s a b s t r a c t t h i st h e s i s 衙s ti n t r o d u c et h eq u a s i - p h a s e - m a t c h i n g ( q p m ) t e c h n o l o g ya n d a n a l y z et h et h e o r yo fq p m i nd e t a i l n e x tw ee x p l a i nt h em e t h o do ff a b r i c a t i n g p e r i o d i c a l l yp o l e dl i n b o j 。w i t ht h i sm e t h o d , w es u c c e e di nf a b r i c a t i n gz i n b 0 3 w i t hg r a t i n g p e r i o d ：2 8 5 ；2 9 ；3 0a n d3 1 嬲a f t e r c h e m i c a ld i s p o s a l ，w eo b s e r v e dt h e p e r i o d i cs t r u c t u r ei nl i n b 0 3t h r o u g hm i c r o s c o p e a n dw ea r r a n g eas e to fe x p e r i m e n t a p p a r a t u s t oa c h i e v et h e o p t i c a l p a r a m e t r i co s c i l t a t i o n ( o p o ) i nt h el i n b 0 3 t h ep u m p s o l r o ei s1 0 6 4 一c o n p u l s e d n 磊：y a gt a s e r d u e t ot h ea b s e n c eo fi n f r a t e ds p e c t r ad e t e c t o r , w eh a v en o tm e a s u r e d t h eo p od h e n o m e n ai nd e t a l l y e t w eh a v eg o t s e c o n dh a r m o n i cg e n e r a t i o n p h e n o m e n a ：5 3 2 n mg r e e nl a s e ru n e x p e c t e d l y o n e k i n do f e x p l a n a t i o n i sp r o v i d e di n t h et h e s i s i nt h i st h e s i sw ei n t r o d u c et h et h e o r ya n da p p l i c a t i o n so fa p e r i o d i co p t i c a l s u p e r l a t t i c ea n dg e ts o m ei n t e r e s t i n gr e s u l t s 。m o r e o v e ro n 氇eb a s i so f t h ep e r i o d i c a n da p e r i o d i co p t i c a ls u p e r l a t t i c e ( a o s ) t h e o r y , w ep r o p o s ean e w o p t i c a ls u p e d a t t i c e s t r u c t u r e ，n o n p e r i o d i co p t i c a ls u p e r l a t t i c e ( n o s ) ，i n w h i c hm u l t i - w a v e l e n g t h so p t i c a l p a r a m e t r i cp r o c e s sc a nb e r e a l i z e d 。秘l eo p t i m a ls t r u c t u r eo fn o si sa c h i e v e db yt h e c o m b i n a t i o no fs aa n dg e n e t i ca l g o r i t h mm e t h o d i nt h i st h e s i s ，w et h e o r e t i c a l l y i n v e s t i g a t e 氆es h gp r o c e s si nn o s a n dt h en u m e r i c a ls i m u l a t i o n ss h o wt h a tn o s i s e x p e c t e dt op r o v i d ea ne v e nm o r ee f f e c t i v ea n d u s e f u ln o n l i n e a ro p t i c a lc r y s t a lu s e d i nm u l t i w a v e l e n g t h sn o n l i n e a ro p t i c a lp a r a m e t r i c a lp r o c e s s k e y w o r d s ：z i n b o ，q u a s i - p h a s e - m a t c h ( q p m ) ，o p t i c a lp a r a m e t r i co s c i l l a t i o n ( o p o ) ， s i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h m ；g e n e t i ca l g o r i t h m 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名 虽翟 指导教师签名：夏宇z 日期：碱年7 月f 7 臼日期：研3 年7 月7 日 上海交通大拳 学位论文原翎性声弱 零人荔震声鹾：蕨璺交瓣学楚论文，愚零天在警耀懿攒荨下 猿立避符疆巍王俘翳戢褥麴成果。豫文书谶经注嗡弓l 糯的两容井， 论文不羲鑫簌簿箕健个人戡豢镕蠢经发袭或撰霉过粒髂鼗戏爨，对 文豹酶究敲积薰篓爨献瀚个人帮纂体，瓣嚣藏交孛疆鹱确筹式椽攀 零太凳垒意谈粼零声翡的法撩蘩聚盘本人漱掇。 攀位论文作者整名： 爱器 器麓：棼莘_ 掺? 了嚣 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 第一章绪论 自从1 9 6 0 年梅曼发明的第一台固体激光器一红宝石激光器问世以来，与激光这种 相干光源密切相关的非线性光学 1 ，光电子学和光通信在这之后的近半个世纪得到了 蓬勃发展，而具有独特光学性质的新材料也有很大发展，尤其是与半导体激光器和固 体激光器有关的光功能材料和一些可用于宽带，高速光通信系统中的一些光子器件也 得到了学术界和工业界的足够重视，l i n b 0 3 晶体材料 卜5 就是一个在非线性频率转 换领域( 倍频 6 一1 1 、混频 1 2 1 4 和参量振荡 1 5 1 9 等) 得到广泛应用的典型代表。 l i n b 0 3 是铁电体 2 0 ，属3 m 晶系，容易生长成高光学质量的大块晶体，因而成本低 廉，且容易抛光，物理化学性能稳定，不潮解；最重要的是该晶体通光范围在o 3 5 5 0 ui n 区间，覆盖了近、中红外区域，在工作波段内有较高的有效非线性系数，易实现相 位匹配，光损伤阈值较高；唯一的缺点是容易产生光折变损伤 2 1 ，但这种损伤是可 逆的( 加温高于1 8 0 ) ，其不可逆的光折变损伤阈值也很低( 约1 0 2 0 m w c m 2 ) ，不过 这种损伤可以通过在晶体中掺杂m 9 0 e 1 8 ，2 2 2 4 ，或提高晶体的纯度和加热晶体来提 高抗损伤闽值。正是由于上述优点，以及为大批量生产硅集成电路而发展的平板印刷 的平面处理技术，现在有可能用来制造非线性晶体“集成块”，大大降低了其成本， 故而l i n b 0 3 被人称为是“非线性光学的硅” 7 。 非线性晶体材料在进行频率转换时，必须满足相位匹配的要求 1 ，2 ，4 ，2 5 。目前 人们通常利用各向异性晶体的双折射相位匹配( p m ) 技术和人为地在非线性晶体上制 备出周期结构的准位相匹配( 0 p m ) 2 6 ，2 7 ，2 8 ，9 技术来实现高效率转换。前者的缺点 在于成本高、制备难、不适合于规模生产、不能利用晶体最大非线性系数( 转换效率低) 以及存在短波极限等。铌酸锂晶体周期性极化( p p l n ) 则利用q p m 技术解决了常规p m 难 以解决的问题，拓宽了非线性晶体波长应用范围，使之无短波极限，可以利用晶体的 第一章绪论 最大有效非线性系数等，大大提高了频率转换效率；此外，还由于以下三个主要因素 使得基于非线性晶体的电场极化畴反转q p m 非线性技术近年来得到很快发展： 一、 在1 9 9 3 年，m y a m a d a 等人令q p m 技术在室温下由电场极化周期性畴反转得到 实现 9 ； 二、 q p m 技术转移到工业，使非线性晶体的制造方法变成用为硅发展的平板印刷术将 图案印到晶片上，再用电场调整其畴的极性，然后将晶片切割成所需尺寸的块 2 9 ； 三、 淹埋型波导可做在整块晶片上，从而使得在低功率情况下也能实现非线性转换 1 6 ，这就是利用周期性极化铌酸锂的差频或级联效应实现在通信波段的频率 转换，从而做出在光通路节点上用于光交叉连接的关键光器件一全光波长转换 器。 周期性极化铌酸锂( p p l n ) 材料是技术含量很高的非线性光学频率转换晶体。1 9 9 8 年为美国国家研究理事会所编：”h a r n e s s i n gl i g h t o p t i c a s c i e n c ea n d e n g i n e e r i n gf o rg i s tc e n t u r y ” 2 9 一书中把p p l n 材料及其应用作为下世纪”非线性 频率变换材料”的唯一重点研究对象，建议国家重点资助。它通过倍频、光参量放大和 振荡、差频等二阶非线性光学过程，将来广泛应用于光传输、光存储、光显示和遥感 探测等方面。其主要用途有： ( 1 ) 光存储：通过倍频转换得到的短波长光源，可以用于高密度的光存储，是蓝绿 光半导体激光器的有力竞争者； ( 2 ) 光显示：蓝绿光光源作为高纯度三元色可以用于高清晰度显示。 ( 3 ) 全光通讯：利用差频效应，可以制作出未来全光d w d m 通讯系统中的关键器件一 波长转换器。与其它类型波长转换器相比，它具有在通讯系统中严格透明的优点。 ( 4 ) 遥感、探测、生物医学等：利用参量放大和振荡产生可调诣近、中红外光源。 应用于空间分子探测及其它军事方面的应用。另外，小型红外光源在医学、科研方面 均有很大的应用场合。 ( 5 ) 其它应用：电光调制器、电光偏转器和电光透镜等。 正是由于基于p p l n 的非线性频率转换( 使用了q p m 技术) 在光传输、光存储、光 显示，遥感探测，相干激光雷达及医疗等方面具有广泛应用，与生产，生活密切相关， 2 第一章绪论 故目前这一技术的重要性已被国际上充分认识到，所以，周期性极化铌酸锂( p p l n ) 的 制备及其二阶非线性光学现象的研究具有十分重要的意义。 1 2 准位相匹配技术简介 1 9 6 2 年，b l o 鲫b e r g e n 2 6 和他的同事们，在一篇关于非线性频率转换的研究讨论 会论文中指出，有效的非线性频率转换可以通过周期性地改变晶体的自发极化符号， 以重新安排相位来达到。这一相速度匹配的方法被称作准位相匹配。1 9 6 8 年， b l o e m b e r g e n 得到这一思想的专利。二十五年后的1 9 8 8 年，在这一专利期满后，出现 了第一个在铌酸锂铁电晶体中建立的q p m 相互作用 3 0 ，在这个晶体中，用空间调制 化学扩散和晶体生长，以产生铁电畴的周期性反转和非线性系数符号的周期性改变。 而1 9 9 3 年 9 ，实现q p m 技术的另一种方法一采用室温下电场极化方法用于铁电畴反 转。这之后，q p m 技术得到广泛应用和发展 3 1 5 8 3 。 我们知道，得到周期性极化反转结构可以有几种技术，可直接在晶体生长的过程 中实现反转 5 ，5 9 ，也可在晶体长成后实现反转，分别有加电场和电子束 6 0 6 5 ，热 处理 6 6 ，与化学处理有关的极化效应 6 7 ，l i 。0 的外扩散 6 8 ，表面化学处理 6 9 和其他方法 7 0 ，而周期性极化铁电畴反转结构的实现最终成为准位相匹配二阶非线 性光学过程实现的最佳途径。当然，还有其他的非线性晶体，如l i t a o 。晶体 5 0 5 3 ， k t p 5 4 5 8 晶体等也可通过电场极化实现畴反转，基于此结构的q p m 非线性频率转换 的实验和应用研究也多有报导。 在倍频、混频、光学参量振荡等非线性光学过程中，下面以倍频为例，论述q p m 技术的原理。通常由于材料的色散关系，基波和谐波在晶体中有着不同的相速度。因 此由两波的不同相速度引起连续相位变化导致了能流方向的交替变化。 图t - 1 中曲线c 可以看出， 第一章绪论 s h o 始 i f m i f i g 1 - lt h ec h a n g e o f t h es e c o n d - h a r m o n i ca saf u n c t i o no f i n t e r a c t i o nd i s t a n c e a i d e a lp m ， b q p m ， c n o - p m 图l 一1 二次谐波强度沿相互作用距离的变化 a 临界相位匹配，b 准位相匹配，c 相位失配 由于能流符号的改变而导致二次谐波强度沿相互作用距离周期性地增强和衰减。 人们通常把两波相位差为n 时的作用长度称为“相干长度”，定义为下式： ，：三：l( 1 - 1 ) 。越一珂。) 、 。 此处n 。和n 。分别为基波和谐波的折射率， 为基波的波长。能流符号的交替变换 导致二次谐波强度沿基波与非线性相互作用方向以2 1 。为周期交替增强和衰减。如果能 使两者的折射率相匹配，即使n ：= f i2 k ( ) = k ( 2 c 0 ) ，由( 卜1 ) 式可知l 。一o 。，从而能保持 二次谐波强度在整个晶体中以指数方式增长，见图1 - 1 中曲线a 就是通常所言的相位 匹配。 过去主要利用各向异性晶体的双折射特性，通过调节晶体温度和入射光的取向角， 使基波的o 光( 或e 光) 和与谐波的e 光( 或。光) 的折射率相等以实现相位匹配。但传 统的双折射临界相位匹配存在诸如材料限制，如短波段限制，还有由于实用的要求， 常常不能利用晶体本身的最大非线性系数等许多难以克服的缺点，因而极大地限制了 所用晶体适用范围和能量转换效率。 另一种使二次谐波强度在非线性晶体中保持持续增长的方法就是q 雕技术。如图 l 一1 中b 所示，如果能使基波和谐波在奇数的相干长度内相对相位反转，改变极化矢方 向导致7 c 位相差，从而使谐波与基波之间位相7 c + 丌= 2 冗复位。如果每隔相干长度奇数倍距 第一章绪论 离弓| 入这释改交，予涉酸嚣将可戬避免。这种匿鬣的栩位关系能使二次谐波强渡在一 些本该衰减的区段德以壤船。因此，只霉躅期蛙蟪改变菲线缝系数豹符号，实现葙位 周期性反转，就能使i 鸯波保持毫效4 线性频攀转换，这就是准像提匹配搜零，靼，溺 期性改变晶体的畴自发极化方向，判用畴反转光栅的波矢 偿倍频过程的摆位失配。 对于准位相匹配，m 阶0 p m 光栅周期由下式决定： a 。= m a = 2 m l 。= 瓦 ( 1 2 ) t 竹2 m 一玎j 其中a 是一除q 瓣必壤周期，囊是礁位辖嚣髭煞除数，相对予完全位耧蓬配，准侥稻涎 配的效率是其的m2 4 n 2 ( 一除闵期憋效搴是三除静9 倍) 。衰减嚣子4 妒数使用晶体 的最大非线性系数来於偿。 间样的过程适合混频，光学参量振荡等二阶j 线性作用，论文第二章对二除j e 线 性光学的准位相匹配原理和技术作了较详细的阐述，推导出了准位相匹配二阶非线性 耦合波方程的解，得出了频率转换效率公式， 揭示出准位相匹配技术如何实现高效率 频率转换的物理机制。 豳圈l - l 可以看到一种饲格矢实现一种像相瓤配，很容易想到如果在非线性材料 离设计存在多种翻格矢就胃戳同时实现多个菲线榷准位相毯配过程。设计的方法有很 多穗，魄懿剥嗣数学上被褥究缀深入酌f i b o n a c c i 缩构；莽j 翔模攒退火方法 乖j 蠲遗传 舞法等等。 。3 周期翱毒 周期畴菠转光学超鑫捂中的二睃善# 线性光学瑗象静磷究概况 p p l n 巍 线性光学频率转换中豹盛孀主簧毒瑙予产生鬟波段辐千光源的倍频过程 8l o ，缎波段相于光源、埯在瘫密度光存健、裹 i 譬嚷度显示靼生物医学等方瑟褥到广 泛应用：可通过p p l n 的光学参量放大和振荡 1 5 1 9 产生可调谐近、中红钤光源，这 种光源应用于空间分子探测及其它军事方面。另外，小型红外光源在医学、科研方弱 均用很大的应用场合。啁啾极化l i n b 0 。晶体( c p p l n ) 3 6 还能实现光脉冲压缩，研究 表明，只要设计啁啾o p m 周期与输入脉冲相位匹配，超快脉冲激光通过简单的啁啾q p m 晶体，就能在完成频率转换的同时实现光脉冲压缩和放大。此外还有通过p p l n 的和频 过程产生数光 1 4 ，做成波导器件实现低功率全光开关的功畿 1 3 。1 9 9 9 年，法国的 第一章绪论 b b o u r l i a g u e t 等人与s o u t h a m p t o n 大学合作，用n d ：y a g 的1 0 6 4 斗m 光源，对p p l n 进行通光，第一次观察到二次空间孤子 3 5 。上述提到的p p l n 均是一维的周期图形， 而在二维p p l n 上实现二维准位相匹配的频率转换，从而实现多波长信号均匀输出和二 次谐波宽带调频输出等的理论和实验研究也已有开展 7 2 - 7 4 ，这是一个全新的研究领 域。 9 0 年代以来，在基于p p l n 体器件用倍频方法得到倍频蓝、绿光输出光源的研究主 要发生在以s t a n d f o r d 大学 7 8 ，1 2 ，1 6 ，3 6 ，3 7 和朗讯b e l l 1 6 实验室，g e m f i r e 公 司 3 2 ，i b m 公司等为代表的美国，以英国s o u t h a m p t o n 大学 1 0 为代表的欧洲和以 日本松下公司 3 1 ，s o n y 公司 9 为代表的日本研究所和公司，典型的是美国 s t a n d f o r d 大学m m f e j e r 小组，他们长期致力于p p l n 的倍频 8 ，光参量振荡 1 5 和超短脉冲压缩的研究 3 6 ，3 7 ； 英国s o u t h a m p t o n 大学光电子研究中心的h a n n a 小 组对倍频蓝光 1 0 和光参量振荡进行了深入研究；日本的s o n y 和松下公司致力于产生 蓝光短相干光源用于光存储和显示的研究等。 而中国内陆目前在p p l n 器件制作和应用的研究还比较基础，主要是南京大学微结 构物理国家重点实验室 5 卜5 3 利用晶体生长的方法在晶体畴反转研究中作出了非常 好的工作，但他们注意力主要集中在基础物理过程方面。另外，山东大学晶体实验室， 中科院长春物理所、南开大学和天津大学 7 5 也是近两三年才开始涉足这个领域。 由于l i n b o 。晶体本身和实现畴反转的技术已相当成熟，准位相匹配技术被广泛用于各 种不同的非线性光学过程，如倍频、光学参量振荡，差频等。据文献 9 报道，已有2 0 7 m w 连续蓝色激光光束从周期性极化铌酸锂( p p l n ) 波导的准位相匹配( q p m ) 倍频中获得。 日本大阪三菱公司宣称他们第一次研制出了用红外半导体激光器通过准位相匹配倍频 得到约1 5 m w 连续蓝光激光器 3 1 。而文献 8 报道，已在5 c m 长的p p l n 中获得了单通、 转换效率达4 2 ，归一化转换效率 3 2 达1 6 9 6c m 。1 1 r 的连续倍频绿光输出。 而o p o 技术在提供新的激光光源中发挥了熏要作用。在1 9 6 5 年g i o r d m a i n e 和 m 订l e r 7 6 首先展示一个脉冲的光学参量震荡( o p o ) 装置。接着在1 9 6 8 年b y e r 和s m i t h 又展示了一个连续的( o p o ) 。等到1 9 8 0 年代晚期需要的皮秒和飞妙级的泵浦光出现以 后，皮妙和飞妙的o p o 也出现了。虽然o p o 的理论基础很早就为人们熟悉，但是这项 技术的潜力直到最近才被真正完全的发挥，一共花了三十多年( 图卜2 ) 。新的光学材 6 第一章绪论 料以及这种材料微结构刻画技术；新的泵浦光源，特别是全固态超短脉冲设备；新的 光学腔设计导致0 p 0 技术的复兴。光学参量发生器( 0 p g ) 的许多种类已经可以在商业上 实现。0 p g 在很多领域里面的应用正在蓬勃发展。比如：光谱学：医学诊断与治疗；物 理，化学，生物分子研究；环境监测；安全保卫；和光通信领域。 f i gl 一2s p e c t r a l ( h o r i z o n t a la x i s ) a n dt e m p o r a l ( v e r t i c a la x i s ) c o v e r a g ep r o v i d e db yo p g s l b o ，d a r kb l u e ；b b o ，r e d ；p p l n ，p u r p l e ；k t a ，l i g h tg r e e n ；k n b 0 3 1 i g h tb l u e ：p p k t p ， p u r p l e ：a n dk t p ，d a r kg r e e n t h en u m b e r sa tt h eb e g i n n i n ga n de n do fe a c hb a r d e s i g n a t et h el i m i t so ft h et u n i n gr a n g e sa t t a i n e dw i t ht h er e s p e c t i v em a t e r i a l 图卜2 光谱与脉冲宽度的0 p g 分布图。l b o ，深蓝：b b o ，红色；p p l n ，紫色； 第一章绪论 k t a ，浅绿；k n b 0 3 ，浅蓝；p p k t p ，紫色：和k t p ，深绿。每一个横条两端的数字显 示每一种o p g 的调谐范围。 为了能够提供多个倒格矢来同时满足多个光参量过程的准位相匹配，准周期光学 超品格( q o s ) 【7 7 ，7 8 被提出来，比如f i b o n a c c i 结构。利用这种结构可以在光学晶体 中同时得到准位相匹配的三次谐波( t h g ) 和多个二次谐波( s h g ) 。接下来，非周期光学 晶体( a o s ) 7 9 的概念被提了出来和q o s 比较a o s 可以为光参量过程提供更多的倒格 矢在a o s 理论中，光学样品被分成同样大小的区域，每个区域的磁畴方向通过模拟 退火方法设计。以上的位相匹配方法实际上是为超晶格增加了满足准为相匹配的倒格 矢，实现多q p m 非线性光学过程在a o s 光学超晶格中，虽然畴反转的周期不存在了， 但是每个磁畴的长度被固定在一个区域的长度或者是区域长度的整数倍因此自然的 希望得到任意长度磁畴区域的光学晶体来更自由的为o p m 提供倒格矢。我们称这种光 学晶体为无周期光学晶体( n o s ) 所有这些概念和他们的演化见图卜3 。 圜一圜一圆一回 图i - 3 磁畴反转光学超晶格的演化。 f i g 1 - 3e v o l v e m e n t so f d o m a i ni n v e r t e do p t i c a ls u p e r l a t t i c e 1 4 本论文的主要贡献 1 本论文利用非线性光学的位相匹配理论，提出了一种新的光学超晶格结构：无 周期光学超晶格( n o s ) 这种光学超晶格结构能有效的为多波长光学参量过程 提供位相匹配的倒格式。本论文还介绍了这种结构的设计方法。 2 本论文对p p l n 的制备进行了研究，并得到了占空比接近于1 ：1 的p p l n 晶片。 我们制作的p p l n 片子的周期为：2 8 5 ；2 9 ；3 0 和3 1 微米的，并搭建了试验 设备来研究q p mo p o 光学现象。 参考文献 1 y r s h e n ，t h ep r i n c i p l e so fn o n l i n e a ro p t i c s ，w i l e y ，n e wy o r k ，1 9 8 4 2 r o b e r tw b o y d ，n o n l i n e a ro p t i c s ，n e wy o r k ，a c a d e m i cp r e s s ，i n c 1 9 9 2 ：5 2 3 干福禧等，信息材料，天津，天津大学出版社，2 0 0 0 ：5 7 9 5 8 2 l 第一章绪论 4 非线性光学，叶佩弦等，北京，中国科学技术出版社，1 9 9 9 ：4 4 5 v b e r m u d e z ，j c a p m a n y ，j g a r e i as o l ee t e g r o w t ha n ds e c o n dh a r m o n i cg e n e r a t i o n c h a r a c t e r i z a t i o no fe r ”d o p e db u l kp e r i o d i c a l l yp o l e dl i n b 0 3 ，a p p l p h y s l e t t 1 9 9 8 ， 7 3 ( 5 ) ：5 9 3 5 9 5 6 c b e g a w i t h ，d p s h e p h e r d ，j a a b e r n e t h y ，d c h a n n ae t c s e c o n d h a r m o n i c g e n e r a t i o ni nad i r e c t b o n d e dp e r i o d i c a l l yp o l e db u r i e dw a v e g u i d e ，o f l t i c sl e t t e r s ， 1 9 9 9 ，2 4 ( 7 ) ：4 8 l 4 8 3 7 g dm i l l e r ，p h d d i s s e r t a t i o n 。s t a n f o r du n i v 1 9 9 5 8 g d m i l l e r ，r g b a t c h k o ，e ta 1 4 2 一e f f i c i e n t s i n g l e p a s s c ws e c o n d h a r m o n i c g e n e r a t i o n i n p e r i o d i c a l l yp o l e d l i t h i u mn i o b a t e o p t i c sl e t t e r s ，1 9 9 7 ， 2 2 ( 2 4 ) ：1 8 3 4 1 8 3 6 9 m y a m a d a ，n n a d a ，m s a i t o h ，a n dk w a t a n a b e f i r s t o r d e rq u a s i p h a s em a t c h e dl i n b 0 3 w a v e g u i d ep e r i o d i c a l l yp o l e db ya p p l y i n g a ne x t e r n a lf i e l df o re f f i c i e n tb i u e s e c o n d h a r m o n i cg e n e r a t i o n a p p l p h s y l e t t ，1 9 9 3 ，6 2 ( 5 ) ：4 3 5 4 3 6 1 0 v p r u n e r i ，r k o c h ，p g k a z a n s k y ，w a c l a r k s o n ，4 9 m wo fc wb l u e1i g h tg e n e r a t e db y f i r s t o r d e rq u a s i p h a s e - m a t c h e df r e q u e n c yd o u b l i n go fad i o d e p u m p e d9 4 6 一n n ln d ：y a g l a s e r o p t i e sl e t t e r ，1 9 9 5 ，2 0 ( 2 3 ) ：2 3 7 5 2 3 7 7 l1 j w e v j o r n ，v p r u n e r i ，p s t j r u s s e l le r e q i l a s i p h a s e m a t c h e db l u el i g h tg e n e r a t i o n i nb u l k1 i t h i u mn i o b a t e ，e l e c t r i c a l l yp o l e dv i ap e r i o d i c 1 i q u i de l e c t r o d e s ，1 9 9 4 ， 3 0 ( 1 1 ) 1 2 m i n g h s i e nc h o u ，p h d d i s s e r t a t i o n ，s t a n f o r du n i v 1 9 9 9 1 3 k r p a r a m e s w a r a n ，札f u j i m u r a ，m h c h o ue t c l o w - p o w e ra l 卜o p t i c a lb a s e do ns u m f r e q u e n c ym i x i n gi na p ew a v e g u i d e si np p l n ，i e e ep h o t o n i c st e c h o n o l o g yl e t t e r s ，2 0 0 0 。 1 2 ( 6 ) ：6 5 4 6 5 6 1 4 d l h a r t ，l g o l d b e r ga n dw k b u r n s ，r e dl i g h tg e n e r a t i o nb ys u mf r e q u e n c ym i x i n go f e r y bf i b r ea m p l i f i e ro u t p u ti nq p ml i n b 0 3 ，1 9 9 9 ，3 5 ( 1 ) ：5 2 5 3 1 5 l e m y e r s ，r c e c k a r d t ，m m f e j e r ，a n dr l b y e re ra 1 q u a s i p h a s e m a t c h e do p t i c a l p a r a m e t r i co s c i l l a t o r si n b u l kp e r i o d i c a l l yp o l e dl i n b o “j o p t s o c a m b ，1 9 9 5 ， 1 2 ( “) ：2 1 0 2 2 1 1 6 1 6 m h c h o u ，j h a u d e n ，m a a r b o r e ，a n dm m f e j e r 1 5 一um b a n dw a v e l e n g t hc o n v e r s i o nb a s e d o n d i f f e r e n c e f r e q u e n c yg e n e r a t i o n i nl i n b 0 3 w a v e g u i d e sw i t hi n t e g r a t e dc o u p l i n g s t r u c t u r e s o p t l e t t ，1 9 9 8 ，2 3 ( 1 3 ) ：1 0 0 4 1 0 0 6 1 7 b r u c e a r i c h m a n ，k e n n e t nw a n i o l e k ，t h o m a lj k u l p e t c c o n t i n u o u s l y t u n a b l e s i n g l e 一1 0 n g i t u d i n a l - m o d e ，p u l s e dm i d i n f r a r e do p t i c a lp a r a m e t r i co s c i l l a t o rb a s e do n p e r i o d i c a l l yp o l e dl i t h i u mn i o b a t e ，j o p t s o c a m b ，2 0 0 0 ，1 7 ( 7 ) ：2 1 0 2 2 1 1 6 1 8 m a s a k it s u n e k a n e ，s h i n j ik i m u r a ，m i k i ok i m u r ae t c c o n t i n u o u s w a v e ，b r o a d b a n dt u n i n g f r o m7 8 8t o1 6 4 0n mb yad o u b l yr e s o n a n t ，m g o ：l i n b 0 3o p t i c a lp a r a m e t r i co s c i l l a t o r 。 a p p l l e dp h y s i c sl e t t e r ，1 9 9 8 ，7 2 ( 2 6 ) ：3 4 1 4 3 4 1 6 1 9 f y a n g ，s t e v e nt ，v e l s k o ，s t e p h a np f r e q u e n c y a g i l ek i l o h e r t zr e p e t i t i o n r a t e o p t i c a lp a r a m e t r i co s c i l l a t o rb a s e do np e r i o d i c a l l yp o l e dl i t h i u mn i o b a t e ，o p t i c s l e t t e r s ，1 9 9 9 2 4 ( 3 ) ：1 3 3 1 3 5 9 第一章绪论 2 0 钟维烈，铁电体物理学，北京，科学出版社，1 9 9 6 ：2 7 9 2 8 1 2 1 王志坚，杨家祥，l i n b 0 3 及l i t a o a 晶体的光折变性能研究，安徽大学学报1 9 9 7 ，2 1 ( 4 ) ： 2 7 3 3 2 2 s l i n ，y t a m a k a ，s t a k e u c h i ，o p t i c a lp a r a m e t r i ca m p l i f i c a t i o nu s i n gt h ep h a s em a t c h i n g r e t r a c i n gb e h a v i o ri nm g o ：l i n b 0 3f o rg e n e r a t i o no fi n t e n s ew i d e l yt u n a b l em i di n g r a r e d p u l s e s ，j a p p l p h y s 1 9 9 7 ，3 6 ：3 5 1 0 3 5 1 4 2 3 s l i na n dt s u z u k i t u n a b l e p i c o s e c o n dm i d i n f r a r e dp u l s e sg e n e r a t e db y o p t i c a l p a r a m e t r i cg e n e r a t i o n a m p l i f i c a t i o ni nm g o ：l i n b 0 3 c r y s t a l s ，o p t l e t t 1 9 9 6 。2 1 ： 5 7 9 5 8 1 2 4 m i z u u c h i ，k i m i n o r i ：y a m a m o t o ，k a z u h i s a ，w a v e g u i d es e c o n d h a r m o n i cg e n e r a t i o nd e v i c e w i t hb r o a d e n e df l a tq u a s i p h a s e - m a t c h i n gr e s p o n s eb yu s eo fag r a t i n gs t r u c t u r ew i t h l o c a t e dp h a s es h i f t s ，o p t i c sl e t t e r s ，1 9 9 8 ，2 3 ( 2 4 ) ：1 8 8 0 1 8 8 2 2 5 李家泽，朱宝亮，魏光辉，晶体光学，北京，北京理工大学出版社，1 9 8 9 2 6 j a a r m s t r o n g ，n b r o e m b e r g e n ，j d u c u i n g ，a n dp s p e r s h a n i n t e r a c t i o n sb e t w e e nl i g h t w a v e si nan o n l i n e a rd i e l e c t r i c p h y s 胎n ，1 9 6 2