在光通信以及量子光學等領域內(nei) ，非線性光學晶體(ti) 扮演著至關(guan) 重要的角色。它們(men) 的特性使得科學家們(men) 得以操控光的波長（Wavelength Engineering），實現高效的轉換滿足各類国产成人在线观看免费网站的波長需求。在眾(zhong) 多非線性晶體(ti) 中，氧化鎂摻雜周期極化铌酸鋰（MgO:PPLN或PPMgO:LN）因其卓越性能而備受矚目。PPLN晶體(ti) 不僅(jin) 具有高效的非線性光學效應，並且在精確的摻雜與(yu) 極化工藝的協助下，性能獲得很大改善。本係列文章將從(cong) 非線性晶體(ti) 的原理出發，深入到PPLN晶體(ti) 的相關(guan) 知識，並zui終指導您如何選擇zui合適的PPLN国产欧美在线方案，為(wei) 您的實驗添磚加瓦。
溯本求源：走近非線性晶體(ti) （一）
當光穿過一種介質時，它會(hui) 在原子和分子水平上與(yu) 介質進行相互作用，而這正是光的傳(chuan) 播過程。如果介質對光的響應呈線性關(guan) 係，那這就屬於(yu) 線性光學的範疇，光在介質中的傳(chuan) 播規律就遵循獨立傳(chuan) 播原理和線性疊加原理。反之，如果響應是非線性的，就屬於(yu) 非線性光學的範疇，光在介質中傳(chuan) 播就產(chan) 生全新的頻率，並且不同頻率的光波之間會(hui) 產(chan) 生耦合，獨立傳(chuan) 播原理和線性疊加原理將不再使用。
我們(men) 可以采用極化理論進行進一步討論，可以認為(wei) 光在介質中傳(chuan) 播時，將感應極化，所產(chan) 生的極化強度作為(wei) 激勵源又將產(chan) 生光輻射，這即是介質中傳(chuan) 播的光波。光電場E在介質中感應產(chan) 生非線性極化強度P，介質響應特性可以通過極化率張量χ表征，對於(yu) 非線性光纖，該張量χ和光電場E有關(guan) ，極化強度P可表示為(wei)
如果入射光頻率遠離介質共振區或者入射光場比較弱，則產(chan) 生的極化強度和光電場的關(guan) 係，可以通過級數形式來表達
其中χ(1)、χ(2)、χ(3)、...分別是介質的線性極化率、二階極化率、三階極化率、…，分別是二階張量、三階張量、四階張量、…；P(1)、P(2)、P(3)… 則分別是線性極化強度、二階極化強度、三階極化強度、…。相鄰兩(liang) 項之比為(wei) ：
E原子代表介質中的原子內(nei) 場，典型值為(wei) 3×1010 V/m。在激光橫空出世之前，普通光源所產(chan) 生的光電場即使聚焦也遠小於(yu) E原子，因此那些高階的極化強度也ji小，使得非線性光學現象很難被觀測到。直到1960年激光器誕生後，產(chan) 生的光電場滿足要求，才推動了非線性光學的實驗研究。1961年美國密西根大學的Franken等科學家通過紅寶石激光器首次進行了二次諧波產(chan) 生的非線性光學實驗。在1962年Bloembergen等對於(yu) 光學混頻等非線性光學現象進行了開創性的理論性工作。而這些具有非線性光學特性的晶體(ti) 材料即使非線性晶體(ti) 。
根據上麵提到的非線性極化率的階數又可分為(wei) 二階非線性和高階非線性（三階非線性為(wei) 主）。一些材料更容易表現出二階非線性或χ(2)效應，其他材料可能更容易受到三階或者χ(3)效應的影響，這種類型完全取決(jue) 於(yu) 材料的結構。其中二階非線性包括倍頻、和頻、差頻以及各種光學參量轉換。而三階的非線性會(hui) 產(chan) 生四波混頻、受激拉曼散射、受激布裏淵散射和雙光子吸收等現象。其中非線性頻率變換是一個(ge) 重要研究方向，在光通信、激光器、光譜學以及成像中都非常重要，並且由於(yu) 三階非線性效應相比二階的要弱上幾個(ge) 數量級，更難觀測到，因此在這篇文章中，我們(men) 聚焦於(yu) 那些基於(yu) 二階非線性頻率轉換過程。
二次諧波（倍頻）SHG
倍頻是二階非線性過程中zui常見的国产成人在线观看免费网站，顧名思義(yi) ，是將兩(liang) 個(ge) 頻率相同為(wei) f1的光子和非線性晶體(ti) 作用，產(chan) 生二次諧波，即頻率為(wei) 兩(liang) 倍2f1的光子。從(cong) 波長來看即是減半，所以常用於(yu) 將紅外波段的激光高效倍頻為(wei) 可見和近紅外波段。
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和頻 SFG
和頻與(yu) 倍頻類似，是將兩(liang) 個(ge) 頻率不同的光波（f1與(yu) f2）輸入到非線性晶體(ti) 中，相互作用後產(chan) 生一個(ge) 頻率為(wei) 兩(liang) 者之和的新光波（f1+f2）。如可以將1550nm的信號光和調諧的780nm或810nm泵浦源進行相互作用，獲得可調諧的綠光波長。
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差頻 DFG
差頻同樣是涉及到兩(liang) 個(ge) 輸入光子（f1、f2）之間的相互作用，頻率較低的信號光子激發泵浦光子，發射一個(ge) 信號光子和頻率為(wei) （f1-f2）的輸出光子。在這個(ge) 過程中，兩(liang) 個(ge) 信號光子和一個(ge) 輸出光子出射，產(chan) 生放大的信號光場。也被稱為(wei) 是光參量放大(OPA)。
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光學參量產(chan) 生/振蕩 OPG/OPO
OPG與(yu) 上麵其他非線性過程zui大的區別在於(yu) ，其中隻有一個(ge) 泵浦源（fs+fi）入射到非線性晶體(ti) 中，由一個(ge) 光子分解為(wei) 兩(liang) 個(ge) 長波的低能光子，其中頻率較高的稱為(wei) 信號光（fs），較低的為(wei) 閑置光（fi）。
如果將非線性晶體(ti) 放置於(yu) 光學諧振腔內(nei) ，讓產(chan) 生的參量光發生振蕩，可以進一步提高效率，即OPO。如從(cong) 1064nm的泵浦光產(chan) 生大範圍可調諧中紅外激光波段。
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