1、2.6光波在非线性介质中的传播光波在非线性介质中的传播1线性极化：线性极化：是物质对强度较弱的光的线性响应，是物质对强度较弱的光的线性响应，极化强度正比于电场的一次方：极化强度正比于电场的一次方：2非线性极化：非线性极化：激光出现后，强光场足以展现物质激光出现后，强光场足以展现物质对光场的非线性响应。极化强度展开为外光场的对光场的非线性响应。极化强度展开为外光场的幂级数形式，即：幂级数形式，即：)1242(3)3(02)2(0)1(0 EEEP ,0EP 表征线性光学效应的参数与光场无关，如线性表征线性光学效应的参数与光场无关，如线性吸收系数吸收系数 ，反射系数，反射系数r，折射率，折射率n等
2、。等。 为线性极化率为线性极化率)3()2()1(, 为线性极化率、二阶、三阶非线性极化率为线性极化率、二阶、三阶非线性极化率等，非线性光学参数等，非线性光学参数( ,r,n)与光强有关。与光强有关。2.6光波在非线性介质中的传播光波在非线性介质中的传播 当光场为频率当光场为频率 的谐波振荡时，极化强度的谐波振荡时，极化强度P P也具也具有有 的振荡频率，但极化强度幅值随场强非线性变的振荡频率，但极化强度幅值随场强非线性变化，所以化，所以P P不是谐波振荡。根据付里叶级数理论，不是谐波振荡。根据付里叶级数理论， 频率频率 的周期振荡，包含的周期振荡，包含n n 的各次谐波。所以，非的各次谐波。
3、所以，非线性极化能辐射高次极化谐波线性极化能辐射高次极化谐波。 3、非线性极化引起光在介质中的频率转换、非线性极化引起光在介质中的频率转换 当频率为当频率为 1和和 2的光在非线性介质中传播时，的光在非线性介质中传播时，极化强度极化强度P不仅具有基频成分不仅具有基频成分 1和和 2，还具有混，还具有混频成分频成分: 2 1（倍频），倍频），2 2（倍频），倍频）， 1+ 2（和频和频), 1- 2（差频）差频）.2.6光波在非线性介质中的传播光波在非线性介质中的传播(1)腔外倍频腔外倍频 在激光器谐振腔外对输出的激光束倍频。透在激光器谐振腔外对输出的激光束倍频。透镜聚焦激光束，倍频晶体放置在焦
4、点处，以提高镜聚焦激光束，倍频晶体放置在焦点处，以提高基频光功率密度（光强）基频光功率密度（光强）, 提高倍频效率。然后，提高倍频效率。然后，用另一透镜准直光束。再用一二色分束片或偏振用另一透镜准直光束。再用一二色分束片或偏振棱镜把基频和倍频分开。棱镜把基频和倍频分开。倍频器倍频器 2 4 倍频应用倍频应用2.6光波在非线性介质中的传播光波在非线性介质中的传播(2) 腔内倍频运用腔内倍频运用 对连续输出激光器，由于谐振腔内的功率比输出对连续输出激光器，由于谐振腔内的功率比输出的功率几乎高一个数量级，所以在腔内倍频的效率的功率几乎高一个数量级，所以在腔内倍频的效率会比腔外高。会比腔外高。倍频器倍频器 2 倍频器倍频器 2
