一种非线性光学效应的生成方法技术

本发明专利技术提供了一种非线性光学效应的生成方法，涉及光电子技术领域，包括：固定放置极性离子晶体作为非线性介质，极性离子晶体为具有光学声子模式的双原子晶体或多原子晶体；利用调制太赫兹波在非线性介质中激发受激声子极化激元，以增强入射非线性介质的信号光的非线性效率；调节信号光和/或调制太赫兹波的偏振角度和入射角度，以生成非线性光学效应。本发明专利技术基于受激声子极化激元调制的光与物质相互作用特点，利用受激声子极化激元大幅度提高非线性极化率，可以使得多数波长的光实现高效的弱光非线性效应；实现的非线性光学效应具有高刷新率、宽光谱响应、低阈值低功耗等优点。低阈值低功耗等优点。低阈值低功耗等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种非线性光学效应的生成方法


[0001]本专利技术涉及光电子
，具体而言，涉及一种非线性光学效应的生成方法。

技术介绍

[0002]非线性光学效应是包括光谱测量、光源系统、光电转换、光控制、光通信、光存储、光计算等在内的许多光学和光子学技术的核心原理。发展非线性光学效应产生方法有助于进一步发展非线性光谱技术、光学精密测量、非线性光开关、非线性光计算等技术，进而带来巨大的经济效益和社会效益。现有非线性光学效应产生方法主要依靠材料内电子的非线性极化，主要包含两类：一类是传统上利用电子的瞬时非线性响应，实现的非线性效应刷新率很快，大概在飞秒量级，但效率很低，有效的二阶非线性极化率大约为10
‑
12
m/V到10
‑
10
m/V，三阶非线性极化率大约为10
‑
19
m2/V2到10
‑
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m2/V2；另一类是基于电子非线性极化累积的弱光非线性效应，典型代表光折变效应，其非线性效率更高，但刷新时间在几个毫秒到几天之间。一些新兴非线光学效应产生的基于有机材料、二维材料等，这些方法虽然产生效率较高，但由于其材料本身性质不稳定，刷新时间也不稳定，产业转化难度大。
[0003]因此，如何实现非线性光学效应的高稳定性、高刷新率以及宽光谱响应成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，公开了一种非线性光学效应的生成方法，能够在极端环境下实现高稳定性、高刷新率、宽光谱响应的非线性光学效应。
[0005]本专利技术公开了一种非线性光学效应的生成方法，包括：固定放置极性离子晶体作为非线性介质，极性离子晶体为具有光学声子模式的双原子晶体或多原子晶体；利用调制太赫兹波在非线性介质中激发受激声子极化激元，以增强入射非线性介质的信号光的非线性效率；调节信号光和/或调制太赫兹波的偏振角度和入射角度，以生成非线性光学效应。
[0006]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，还包括：利用探测设备接收出射的信号光，其中，探测设备包括：光谱仪、定量的时间分辨成像系统、配备单色仪的功率计、干涉仪或光电耦合仪器。
[0007]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，信号光为飞秒激光，调制太赫兹波由飞秒激光在非线性介质中整流产生。
[0008]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，利用太赫兹光源发出调制太赫兹波，利用信号光源发出信号光，调制太赫兹波和信号光同时照射非线性介质。
[0009]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，飞秒激光为从紫外到近红外，脉宽为10～300fs的脉冲激光。。
[0010]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，信号光源为波长从紫外到远红外之间的连续激光器或脉冲激光器。
[0011]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，调制太赫兹光源的频率为0.1～30太赫兹。
[0012]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，非线性介质为铌酸锂或钽酸锂晶体，材料规格包括：厚度在10微米以下的薄膜、厚度在10～500微米的晶片、厚度在500微米以上的方形、楔形、柱形或球形块状材料。
[0013]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，非线性光学效应包括：和频产生、差频产生、二倍频、光整流、泡克尔斯效应、参量放大、参量振荡、参量上转换、参量下转换、三倍频、克尔效应、相位共轭、双光子吸收、饱和吸收、反饱和吸收、自聚焦、自相位调制、交叉相位调制、拉曼散射或高次谐波产生。
[0014]根据本专利技术公开的非线性光学效应的生成方法，优选地，信号光和调制太赫兹波的偏振和入射角度由具体非线性光学的相位匹配条件决定，具体体现为沿传输方向信号光与太赫兹波的传输速度相等。
[0015]本专利技术的有益效果至少包括：采用了调制太赫兹光来产生受激声子极化激元进而提高非线性效率，可在保证皮秒量级左右高刷新率的同时，极5大地提高信号光的非线性效率，相应的二阶非线性极化率可以达到10
‑6m/V到10
‑5m/V，三阶非线性极化率可以达到10
‑
15
m2/V2到10
‑
13
m2/V2；由于采用了极性离子晶体，材料性质更稳定，可适用于极端环境下工作；此外，本专利技术还具有装置简单易维护、成本低、材料容易获取、效率高、刷新快
[0016]等优势，可为弱光非线性光谱学、光学精密测量、声子极化激元量子比特0的非线性控制、非线性光计算等技术的进一步发展提供保障。
附图说明
[0017]图1示出了根据本专利技术的一个实施例的非线性光学效应生成装置的结构示意图。
[0018]图2示出了根据本专利技术的又一个实施例的非线性光学效应生成装置的结构示意图。
[0019]图3示出了对应图2的非线性光学效应生成装置的实验原理图。
[0020]图4示出了根据本专利技术实施例的飞秒激光二次谐波的非线性测试结果图。
[0021]图5为图4中虚线框所示部分的放大图。
具体实施方式
[0022]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。
[0023]5在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，
[0024]本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开的具体实施例的限制。
[0025]根据本专利技术的一个实施例公开了非线性光学效应的生成方法，包括：
[0026]固定放置极性离子晶体作为非线性介质，极性离子晶体为具有光学声子模式的双原子晶体或多原子晶体；利用调制太赫兹波在非线性介质中激发受激声子极化激元，以增强入射非线性介质的信号光的非线性效率；调节信号光和/或调制太赫兹波的偏振角度和入射角度，以生成非线性光学效应。
[0027]在该实施例中，双原子或多原子极性晶体具有光学振动模式，具体表现为正负离子相对振动，这种振动可以在晶体中产生自发的声子极化激元。当外界太赫兹调制波入射时，会极化并驱动晶格中的原子并与光学声子发生强耦合，产生受激声子极化激元。此时，晶格中原子和电子的振动被极大的调制，非线性极化率剧增，产生巨非线性效应。例如，当极性离子晶体为铌酸锂晶体的情况下，其具有多个光学声子振动模式，利用铌酸锂晶体的光学声子A1软模式，具体表现为铌原子和氧八面体及锂原子之间沿光轴方向的相对振动，这种振动可以在晶体中产生自发的声子极化激元。当外界太赫兹调制波入射时，会极化并驱动晶格中的原子并与光学声子发生强耦合，产生受激声子极化激元。此时，晶格中原子和电子的振动被极大的调制，非线性极化率剧增，产生巨非线性效应。
[0028]根据上述实施例，优选地，信号光为飞秒激光的情况下，调制太赫兹波由飞秒激光在非线性介质中整流产生。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非线性光学效应的生成方法，其特征在于，包括：固定放置极性离子晶体作为非线性介质，所述极性离子晶体为具有光学声子模式的双原子晶体或多原子晶体；利用调制太赫兹波在所述非线性介质中激发受激声子极化激元，以增强入射所述非线性介质的信号光的非线性效率；调节所述信号光和/或所述调制太赫兹波的偏振角度和入射角度，以生成非线性光学效应。2.根据权利要求1所述的非线性光学效应的生成方法，其特征在于，还包括：利用探测设备接收出射的所述信号光。3.根据权利要求1所述的非线性光学效应的生成方法，其特征在于，所述信号光为飞秒激光，所述调制太赫兹波由所述飞秒激光在所述非线性介质中整流产生。4.根据权利要求1所述的非线性光学效应的生成方法，其特征在于，利用太赫兹光源发出所述调制太赫兹波，利用信号光源发出所述信号光，所述调制太赫兹波和所述信号光同时照射所述非线性介质。5.根据权利要求3所述的非线性光学效应的生成方法，其特征在于，所述飞秒激光为从紫外到近红外，脉宽为10～300fs的脉冲激光。6.根据权利要求4所述的非线性光学效应的生成方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴强，卢瑶，许京军，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：