周期性极化铌酸锂（ppln）的制备及其二阶非线性光学现象的研究（已处理）

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1、上海交通大学博士学位论文周期性极化铌酸锂（PPLN）的制备及其二阶非线性光学现象的研究姓名：陈玉萍申请学位级别：博士专业：光学指导教师：夏宇兴;陈险峰2001.12.1摘要周期性极化铌酸锂PPLN的制备及其二阶非线性光学现象的研究摘要本文对周期性极化LiNbO。PPLN的制备及其二阶非线性光学现象进行了实验研究和理论分析。成功地制备了蓝、绿光倍频PPLN器件，观察到可见光范围内可调谐倍频新现象，提出了一种新的理论分析；同时对采用PPLN和条波导技术制作全光波长转换器的理论、设计和制作进行了研究。～＼首先对基于周期性结构的准位相匹配二阶非线性耦合波方程进

2、行了详细推导，得到了各二阶非线性参量过程的频率转换效率解析公式，给出了转换效率与泵浦光功率，非线性系数和相互作用长度等参数成正比的关系；准位相匹配技术是对非线性晶体的二阶非线性系数在空间上进行调制，描述了利用均匀的周期性光栅结构，1：1的占空比和晶体最大的非线性系数，实现高效率频率转换的物理机制。简要介绍了准位相匹配技术的优点和实现方法。采用高压脉冲对铌酸锂晶体成功地进行了室温极化，并对电场极化周期性畴反转的机理；成功地制作了准位相匹配蓝、绿光PPLN倍频器件。在uH的946nm波长泵浦下，周期分别为4．5m和13．5m的E：“E：“～E：2”换效率。

3、在蓝光倍频实验中，首次观察到一种宽带可调谐的、可见光范围的倍zeroQPM理频输出，并提出了一种新的近零准位相匹配NZQPM…Near论，对其进行了简单合理的解释。理论上讨论了在基于PPLN的I型准位相匹配条件下的调谐特性与容许带宽。在产生的二次谐波SHG过程中，由于基波输入的不同偏振态，调谐特性与容许带宽是由PPLN结构中理想准位相匹配QPM周期的偏差，ee―e和I型OPM输入波长及温度的偏差所决定。给出了在150。C下PPLNoo-e两类QPMSHG的调谐特性与容纳带宽比较，并计算了两者的畴反转11m的E，。E，l―E：“oo―e型一阶周期，这些结

4、果被在泵浦周期为14．5蓝光倍频器中获得了45．6％的倍频转换效率的实验所证实。进一步讨论了PPLN中00一e型QPMSHG在不同的基波波长域的不同相位匹配情况。简述了基于PPLN波导差频过程的全光波长转换器的制备；详细推导了导波的准位相匹配耦合波方程，首次对退火质子交换一周期性极化LiNbO。波导的周期参数和波导参数的设计进行了理论探讨，得到了一些对实验有指导意义的结果：得出PPLN光栅周期随着波导宽度的增大而增大，而且变化对波导的宽度影响很大；转换效率随着波导宽度的增大而趋于饱和：同时还指出光栅周期的变化对于输入的信号光而言不太敏感，其带宽很宽，因

5、此在带宽范围内的信号光输入，可以同时获得多波长的信号光转换。上述研究结果均为制作高质量的PPLN，获得高效率的二阶非线性光学lI摘要频率转换，从而制作出实用，高效且可人为设计参数的新型频率转换材料提供了一些可供借鉴的内容和新思路。我们希望能从非线性光学及非线性频率转换晶体的角度，在提供新的短波段和中红外波段的固体激光光源，和光通讯领域光波长路由，色散补偿和数据处理等方面提供一些有用的，／新颖的信息和解决方案―／关键词：LiNb03,电场极化，准位相匹配，倍翠害叹IIl一一些!婴曼!LITHIUMPOLEDNIOBATEPPLN：PERIODICALLY

6、一ANDSECOND-ORDERFABRICATIONPERFORMANCENONLINEAR-OPTICALABSTRACTThethesisthefabricationLiNb03PPL，Npoleinvestigatesofperiodicallyonthesecond．ordernonlinearbasedPPLNandopticalperformanceandsucceedinsecondharmonicfabricatingtheoreticallyexperimentally．WePPLN??andnewSHGbasedonobservi

7、ngphenomenagenerationSHGdevicesistothem．TheandtheoreticalAnewanalysisexplaintheory,designprovidedPPLNandcombineoftheconverterthatfabricationwavelengthall―opticalarediscussed．channeltomaketechnologywaveguideitsrealizedtheandintroduceWetoitsthehowrealizeandmethodQPMhi曲conversionex

8、plainadvantages．Tononlinearwavededucethesecond―