非線性光學

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非線性光學主要用來研究非線性光學現象和理論。

介質產生的極化強度決定於入射光的電場強度,其作用可用多項式展開成多階形式.在通常的弱光條件下,高階項因為係數很小而可以忽略,此時可近似看成一種線性關係。但是在強雷射場作用下(通常在108 V/m左右,由雷射脈衝提供),極化強度的高階項強度不可被忽略,非線性作用出現,從而可以實現光和光之間的相互作用。入射光的強度越高,高階非線性效應越明顯。非線性光學直到雷射出現後,人們對二次諧波產生的發現才發展起來。(Peter Franken et al. at University of Michigan in 1961)

非線性光學包括光學倍頻、混頻、參量振蕩、克爾效應光孤子等現象。利用強度極高的飛秒雷射可以產生高達上百倍的倍頻效應,可以用來產生深紫外光和軟X光。常用於產生非線性效應的物質有鈮酸鋰鉭酸鋰KTPBBO等晶體(具有高的2階非線性係數)及稀有氣體(主要用於產生高階非線性效應)。光參量振蕩(OPO)是目前產生大範圍連續可調波長(波長從紅外到可見光甚至紫外光)雷射的唯一方法。