發(fā)布時間：2020-04-14 09:28

【摘要】：非線性光子晶體具有空間周期分布的二階非線性系數(shù),被廣泛應(yīng)用于光頻轉(zhuǎn)換、非線性成像、非線性波前調(diào)制和非線性軌道角動量的轉(zhuǎn)換。其中,鈮酸鋰晶體以其優(yōu)異的光學(xué)性能,成為制備非線性光子晶體結(jié)構(gòu)最常用的材料之一。一維和二維非線性光子晶體通�？梢杂秒妶鰳O化、晶體生長、探針極化等方法來制備。困擾非線性光學(xué)領(lǐng)域多年的三維非線性光子晶體制備問題,也在2018年通過飛秒激光加工的方法解決。本論文主要研究二維和三維非線性光子晶體中的二次諧波光場調(diào)控,內(nèi)容主要分為以下兩個部分:(1)在鈮酸鋰晶體中,通過設(shè)計具有超晶胞結(jié)構(gòu)的非線性叉形光柵來實現(xiàn)二次諧波光子軌道角動量光束的可控產(chǎn)生。利用電極化的方法加工鈮酸鋰晶體產(chǎn)生二元相位非線性光柵,其正疇和負(fù)疇產(chǎn)生的二次諧波具有π的相位差。通過改變超晶胞結(jié)構(gòu),可以重構(gòu)傅里葉譜,從而實現(xiàn)對非線性衍射圖樣的控制。實驗演示了超晶胞結(jié)構(gòu)非線性叉形光柵可以將能量集中在±3階衍射級次,對應(yīng)的二次諧波光子軌道角動量光束分別攜帶拓?fù)潆姾?3和-3;也可以將能量平均分布在前7個衍射級次。(2)利用飛秒激光直接刻寫技術(shù)在鈮酸鋰晶體中制備了三維非線性光子晶體結(jié)構(gòu)。通過計算機(jī)控制聚焦激光束在三維空間內(nèi)直寫,定點擦除鈮酸鋰晶體中部分區(qū)域的鐵電疇,實現(xiàn)了二階非線性系數(shù)的三維調(diào)制。這一方案不再局限于傳統(tǒng)技術(shù)力圖實現(xiàn)相鄰疇的極化反向,而是利用激光光束擦除或減小非線性系數(shù)的振幅,成功實現(xiàn)了三維非線性光子晶體的制備,并驗證了三維準(zhǔn)相位匹配功能。在非共線匹配下,隨著入射基波波長的減小,二次諧波的出射角增大,說明更高階的倒格矢被用來彌補(bǔ)相位失配。
【圖文】：

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本文編號：2627152