非線性變頻技術(shù)作為激光技術(shù)的重要組成部分,利用光學(xué)介質(zhì)在強(qiáng)光場(chǎng)下的非線性極化,可以有效拓展激光波長(zhǎng),滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)特殊激光波段的需求。在非線性光學(xué)過(guò)程中,要使得基頻激光的能量最大程度地流向極化產(chǎn)生的倍頻光,兩者之間必須要滿足動(dòng)量守恒,即相位匹配條件。但是非線性光學(xué)材料中的色散性質(zhì)使得基頻光波與倍頻光波之間存在著相位差,導(dǎo)致相位匹配通常難以實(shí)現(xiàn)。雙折射相位匹配是一種有效的相位匹配方式,但是該技術(shù)對(duì)晶體的各向異性和光波的偏振方向要求較高,使很多非線性光學(xué)晶體難以實(shí)際應(yīng)用。1962年,N.Bloembergen提出了通過(guò)周期性調(diào)制晶體內(nèi)的非線性系數(shù)來(lái)彌補(bǔ)色散引起的相位失配的準(zhǔn)相位匹配（QPM）技術(shù)。1987年,E.Yablonovitch和S.John基于光子晶體提出了能實(shí)現(xiàn)該過(guò)程的材料模型——非線性光子晶體。鐵電晶體中通過(guò)控制鐵電疇的極化方向可以有效調(diào)控非線性光線系數(shù),因此該類晶體被視為優(yōu)秀的非線性光子晶體材料。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,隨著晶體生長(zhǎng)與制備技術(shù)的成熟,研究人員利用電場(chǎng)和光場(chǎng)極化引起的鐵電疇反轉(zhuǎn),制備了一批具有實(shí)用價(jià)值的非線性光子晶體,如鈮酸鋰（LiNbO3,LN）和磷酸鈦氧鉀... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?—維準(zhǔn)相位匹配的非線性系數(shù)分布示意圖??介質(zhì)中的非線性極化系數(shù)以Ａ為周期進(jìn)行調(diào)制（圖１－２），因此我們可以把??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???同：＇－＇?ＫＪ｜??？?Ｃ？ＭＭ？?Ｗ？ｋ?Ｍｍ??圖１－３?—維周期極化的光子晶體在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：（ａ）鉭酸鋰晶體的倍頻??與三倍頻激光輸出；（ｂ）鉭酸鋰晶體的三基色激光輸出；（ｃ）鈮酸鋰晶體的量子光??學(xué)波導(dǎo)芯片??同時(shí)，研宄人員發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變晶體上所鍍電極的圖樣可以把對(duì)鐵電晶體的周??期極化從一維調(diào)制拓展到二維調(diào)制，制備擁有二維超晶格結(jié)構(gòu)的非線性光子晶體。??二維超晶格相對(duì)一維超晶格有更加復(fù)雜多樣的空間周期極化結(jié)構(gòu)，可在二維空間??的任意方向上滿足準(zhǔn)相位匹配條件，其在非線性光學(xué)領(lǐng)域有著更加多樣靈活的應(yīng)??用。根據(jù)對(duì)晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的了解，在鐵電晶體上分別調(diào)制了斜交、四方、六角、??八角等［９，３６－３８］點(diǎn)陣周期結(jié)構(gòu)，同時(shí)還在晶體上制備了環(huán)形周期結(jié)構(gòu)Ｐ９－４０］和準(zhǔn)??周期結(jié)構(gòu)［４１］等等。隨著對(duì)鐵電晶體上的二維超晶格結(jié)構(gòu)的研究深入，通過(guò)利用??其二維空間豐富的準(zhǔn)相位匹配模式實(shí)現(xiàn)了許多有趣奇異的非線性光學(xué)應(yīng)用（圖??１－４），例如散射光參與的圓錐倍頻［３７］、非線性Ｔａｌｂｏｔ效應(yīng)［４２］、非線性Ｃｅｒｅｎｋｏｖ??散射［４３］、雙光量子糾纏［４４－４５］等。??８??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???－．一?－?ｒ?？?？?？?？?＞??ｔ?？??？?／?？?＊??？?＊?？??ＩｌＳＨＰｉｉ?ＳＭＭｗｆｍｒ＾?ｒ?ＨＨＨＨＨＨＨＨＨｉ??■?■■??ＨＩＢ?Ｉｎｌｍｌ??圖１－４二維非線性光子晶體及其應(yīng)用：六角周期的二維鐵電疇結(jié)構(gòu)及其倒格??矢（ａ）、二維超晶格的非線性Ｔａｌｂｏｔ成像（ｂ）、散射光參與的圓錐倍頻光斑圖像（ｃ）??以及非線性Ｃｅｒｅｎｋｏｖ散射（ｄ）??（ａ）?（ｂ）??＾Ｂｃｃｏ??圖１－５非線性光子晶體制備方法：（ａ）電場(chǎng)極化裝置示意圖，（ｂ）飛秒激光直??寫(xiě)裝置示意圖??雖然電場(chǎng)極化技術(shù)在對(duì)鐵電晶體的一維和二維鐵電疇調(diào)制上有著深入和廣??泛的應(yīng)用，但是該技術(shù)卻難以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵電疇及其對(duì)應(yīng)的非線性系數(shù)的三維空間調(diào)??制，因此三維非線性光子晶體難以用這種傳統(tǒng)的極化方法制備，需要另尋其它方??法。進(jìn)入２１世紀(jì)以來(lái)，隨著飛秒激光器的蓬勃發(fā)展，并結(jié)合不斷發(fā)展的全光極??化技術(shù)［４６－４７］，三維光子晶體終于首先由飛秒激光直寫(xiě)的方法制備成功［４，４８４９］。??飛秒激光直寫(xiě)技術(shù)將飛秒激光聚焦到鐵電晶體設(shè)計(jì)調(diào)制的區(qū)域，由于鐵電晶體的??熱釋電效應(yīng)，在局部高溫下會(huì)產(chǎn)生熱電場(chǎng)，當(dāng)熱電場(chǎng)大于鐵電晶體內(nèi)部的電疇矯??９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]鈮酸鋰、鉭酸鋰超晶格：制備技術(shù)優(yōu)化及其應(yīng)用研究[D]. 袁燁.南京大學(xué) 2012



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