倍频晶体

激光倍频一． 实验目的和内容1． 学习工作物质端面呈布儒斯特角的釹玻璃激光器的调节。

2． 掌握腔外倍频技术，并了解倍频技术的意义。

3． 要求每人都调节一次釹玻璃激光器并从黑纸片被激光燃焦的程度，判别每人调节的精度高低。

4． 观察倍频晶体0.53μm 绿色光的输出情况。

二． 实验基本原理1． 非线性光学基础光与物质相互作用的全过程，可分为光作用于物质，引起物质极化形成极化场以及极化场作为新的辐射源向外辐射光波的两个分过程。

原子是由原子核和核外电子构成。

当频率为ω的光入射介质后，引起其中原子的极化，即负电中心相对正电中心发生位移r ，形成电偶极矩r m e =， （1）其中，e 是负电中心的电量。

我们定义单位体积内原子偶极矩的总和为极化强度矢量P ，m P N =， （2）N 是单位体积内的原子数。

极化强度矢量和入射场的关系式为++++=3)3(2)2()1(E E E P χχχ， （3）其中χ（1），χ（2），χ（3），…分别称为线性极化率，二级非线性极化率、三级非线性极化率…，并且χ（1）>>χ（2）>>χ（3）…。

在一般情况下，每增加一次极化，χ值减少七八个数量级。

由于入射光是变化的，其振幅为E ＝E 0sin ωt ，所以极化强度也是变化的。

根据电磁理论，变化的极化场可作为辐射源产生电磁波——新的光波。

在入射光的电场比较小时（比原子内的场强还小），χ（2），χ（3）等极小，P 与E 成线性关系为P ＝χ（1）E 。

新的光波与入射光具有相同的频率，这就是通常的线性光学现象。

但当入射光的电场较强时，不仅有线性现象，而且非线性现象也不同程度地表现出来，新的光波中不仅有入射地基波频率，还有二次谐波、三次谐波等频率产生，形成能量转移，频率变换。

这就是只有在高强度的激光出现以后，非线性光学才得到迅速发展的原因。

2． 二阶非线性光学效应虽然许多介质都可产生非线性效应，但具有中心结构的某些晶体和各向同性介质（如气体），由于（3）式中的偶级项为零，只含有奇级项（最低为三级），因此要观测二级非线性效应只能在具有非中心对称的一些晶体中进行，如KDP （或KD*P ）、LiNO 3晶体等等。

bbo晶体有效倍频系数摘要：1.引言2.BBO 晶体的概述3.BBO 晶体的有效倍频系数4.BBO 晶体的应用领域5.总结正文：1.引言本篇文章主要介绍BBO 晶体的有效倍频系数。

BBO 晶体，即β-BaB2O4(BBO) 晶体，是一种具有优良的非线性光学特性的人工晶体。

在激光技术、光通信和光学信号处理等领域中，BBO 晶体被广泛应用。

而了解BBO 晶体的有效倍频系数，有助于我们更好地利用这种晶体进行相关研究和应用开发。

2.BBO 晶体的概述BBO 晶体是一种人工合成的β相硼酸钡晶体，其化学式为β-BaB2O4。

这种晶体具有很好的透明性、热稳定性和化学稳定性，是一种理想的非线性光学晶体。

BBO 晶体的非线性光学特性主要表现在其二倍频和倍频谐波产生方面，这使得它在激光技术、光通信和光学信号处理等领域具有广泛的应用前景。

3.BBO 晶体的有效倍频系数BBO 晶体的有效倍频系数是指在激光作用下，晶体产生的倍频光功率与入射光功率之比。

这个系数是衡量BBO 晶体倍频效应优劣的重要参数。

有效倍频系数越大，说明晶体的倍频效应越好，产生的倍频光功率越大。

BBO 晶体的有效倍频系数与其晶体结构、光学性质和倍频谐波的产生机制等因素密切相关。

通过对这些因素的研究，可以进一步提高BBO 晶体的有效倍频系数，从而提高其在实际应用中的性能。

4.BBO 晶体的应用领域BBO 晶体在激光技术、光通信和光学信号处理等领域具有广泛的应用。

例如，在激光技术中，BBO 晶体可以用于产生高频谐波，从而扩展激光器的输出光谱范围；在光通信中，BBO 晶体可以用于光信号的倍频调制和解调，以提高光通信系统的传输速率和信噪比；在光学信号处理中，BBO 晶体可以用于光学混频、光学倍频和光学参量放大等。

5.总结BBO 晶体作为一种具有优良非线性光学特性的人工晶体，在激光技术、光通信和光学信号处理等领域具有广泛的应用。

了解BBO 晶体的有效倍频系数，有助于我们更好地利用这种晶体进行相关研究和应用开发。

非线性光学晶体非线性光学晶体对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体非线性光学晶体是对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体。

非线性光学晶体是一种功能材料，其中的倍频（或称“变频”）晶体可用来对激光波长进行变频，从而扩展激光器的可调谐范围，在激光技术领域具有重要应用价值。

1 介绍具有非线性光学效应的晶体。

广义指在强光或外场作用下能产生非线性光学效应的晶体。

通常将强光作用下产生的称为非线性光学晶体; 外场作用下产生的称电光、磁光、声光晶体。

此外，还有含共轭体系的有机分子组成的晶体或聚合物。

广泛应用的有KH2PO4(KDP)、NH4H2PO4(ADP)、CsH2A5O4(CDA)；KTiOPO4、KNbO3、NiNbO3、 Ba2NaNb5O15；BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)、NaNO2；GaAs、InSb、InAs、 ZnS等。

按状态分为块状、薄膜、纤维、液晶。

利用二阶非线性效应产生的倍频、混频、参量振荡及光参量放大等变频技术，可拓宽激光的波长范围，已应用于核聚变、医疗、水下摄影、光通信、光测距等方面。

2 三硼酸锂晶体简称LBO晶体。

分子式为 LiB3O5，属正交晶系，空间群为Pna2 的一种非线性光学材料。

福建物质结构研究所首次发现。

密度2.48g/cm，莫氏硬度6，具有较宽的透光范围（0.16～2.6μm），较大的非线性光学系数，高的光损伤阈值（约为KTP的 4.1倍，KDP 的1.83倍，BBO的2.15 倍）及良好的化学稳定性及抗潮解性。

可用于1.06μm激光的二倍频和三倍频，并可实现Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配。

用功率密度为350MW/cm的锁模Nd ：YAG激光，样品通光长度为11mm （表面未镀膜），可获得倍频转换效率高达60%。

LBO晶体可制作激光倍频器和光参量振荡器。

用高温溶液法可生长出光学质量的单晶。

3 三硼酸锂铯晶体CLBO晶体的基本结构与三硼酸铮和三硼酸铯相同，其阴离子基因中平面基团和四面体基团的结合是其大的非线性效应来源。

激光倍频晶体应用实验倍频晶体，用于倍频效应的一类非线性光学晶体。

其基本条件是：⑴不具有中心对称性；⑵对基频波和倍频波的透明度高；⑶二次非线性电极化系数大，这是因为倍频转换效率与此系数的平方成正比；⑷有位相匹配能力，特别是非临界匹配能力。

位相匹配角度和温度容限要在；⑸光学均匀性好，损伤阈值高；⑹物化性能稳定；⑺生长工艺比较容易，能得到足够大的晶体，在位相匹配方向上达到可用长度。

常用的倍频晶体分类⒈磷酸二氢铵（ADP）、磷酸二氢钾（KDP）、磷酸二氘钾（DKDP）、砷酸二氘铯（DCDA）、砷酸二氢铯（CDA）等晶体。

它们是产生倍频效应和其它非线性光学效应的一类具有代表性的晶体，适用于近紫外可见光区和近红外区，其损伤阈值大。

⒉铌酸锂（LN）、铌酸钡钠、铌酸钾、α型碘酸锂等晶体。

它们的二次非线性电极化系数大，而且LN、BNN等晶体的折射率对温度敏感，并且与色散效应的温度变化特性不同，可适当调节温度实现非临界匹配，它们适用于可见光区和中红外区（0.4μ-5μ）。

LN在光照下易产生折射率变化，有光损伤现象；BNN的损伤阈值比LN高，但固熔区域较宽，组分易变动而导致光学均匀性变差，较难得到性能优良的大型晶体；铌酸钾不存在固熔区，有可能得到光学性质均匀的大型晶体；α型碘酸锂是水溶液生长晶体，能培养出光学质量好的大型晶体，且损伤阈值比BNN晶体高，缺点是不具有非临界匹配能力。

⒊砷化镓、砷化铟、硫化锌、碲化镉、碲、硒等半导体晶体。

它们的二次非线性电极化系数比前两类的晶体更大，适用于较宽的红外波段。

但除硒、碲外，多数晶体无双折射效应，不能实现位相匹配。

4.硼酸盐类,偏硼酸钡(β- BaB2O4) 、三硼酸锂(LiB3O5)等。

其中,偏硼酸钡和三硼酸锂晶体是我国于20 世纪80 年代首先研制成功的, 具有非线性光学系数大、激光损伤阈值高的突出优点, 是优秀的激光频率转换晶体材料,在国际上引起了很大的反响。

适用于紫外波长段，其中KBBF 等甚至适合与深紫外波长短。

晶振的倍频晶振是指用于产生稳定的振荡信号的晶体振荡器。

它广泛应用于各种电子设备中，如计算机、手机、电视等，以提供精确的计时基准信号。

晶振的倍频是指通过改变晶体振子上的倍频电路来调整振荡频率。

一般来说，晶振的倍频采用数字式倍频和模拟式倍频两种方式。

数字式倍频是指通过数字信号处理器（DSP）或微控制器来控制倍频电路的开关，以实现倍频功能。

在数字电路中，通过选通不同的倍频电路开关，即可将输入的低频信号倍频为高频信号。

常见的倍频电路有锁相环（PLL）和延迟锁定环（DLL）等。

模拟式倍频是指通过调整振荡电路中的电容或电感来实现倍频功能。

通过改变振荡电路中的电容或电感值，可以改变振荡频率，从而达到倍频效果。

这种方式适用于频率较低的晶振，但它的精度和稳定性相对较差。

晶振的倍频可以实现对振荡频率的灵活调整，从而满足不同电子设备对时钟频率的需求。

在计算机系统中，倍频电路常用于调整内存总线速率和处理器时钟频率，以提高系统性能。

在手机和电视等多媒体设备中，倍频电路可以用于调整音频和视频信号的采样频率，以获得更高质量的声音和图像效果。

晶振的倍频技术的发展使得电子设备可以更好地适应市场需求和技术进步。

通过调整倍频电路的设计和实现方式，可以实现更高的倍频比和更精确的时钟频率调整，以满足不同应用场景的需求。

然而，晶振的倍频也存在一些问题和挑战。

首先，倍频电路引入了额外的复杂度和成本，增加了系统设计和生产的难度。

其次，倍频过程会引入时钟抖动和功耗增加等问题，影响系统的性能和稳定性。

因此，在设计和应用晶振倍频技术时，需要综合考虑系统的性能需求、功耗和成本等因素。

总之，晶振的倍频是一种重要的技术，可以实现对振荡频率的灵活调整，满足不同电子设备的需求。

随着技术的进步和应用的拓展，晶振倍频技术将继续发展，为电子设备的性能提升和功能创新提供更广阔的空间。

得到偏振光的方法偏振光是指在其中一特定振动方向上振动的光。

光波是一种电磁波，在传播过程中，光线中的电场和磁场的振动方向会决定光的偏振状态。

获取偏振光的方法多种多样，下面将介绍几种常见的方法。

1.偏光片法偏光片是一种能够选择光中振动方向的光学元件。

常见的偏光片有偏光片、偏振片和波片等。

使用偏光片法可以通过选择适当的偏光片，将自然光转化为具有特定偏振方向的偏振光。

一般而言，使用两个偏光片可以实现任意偏振光的制备。

通过调整两个偏光片的相对角度，可以控制输出的偏振方向和光强。

2.布儒斯特棱镜法布儒斯特棱镜是一种透明的玻璃棱镜，通过改变入射角和折射率的差异，可以将自然光分解为水平和垂直方向上振动的两束偏振光。

这种方法可以实现宽频率范围内的偏振分解。

3.倍频晶体法倍频晶体是一种具有非线性光学效应的晶体材料。

当入射强光作用于倍频晶体时，可产生倍频效应，即将入射光的频率翻倍。

由于倍频晶体的非线性效应与偏振状态有关，因此可以利用倍频晶体将自然光中的偏振信息转换为可见或紫外光来获取偏振光。

4.吸收偏振法使用吸收偏振法可以通过选择适当的吸收材料，将特定偏振方向的光吸收掉。

此方法适用于需要分离其中一特定偏振方向的应用中。

5.电光效应法电光效应是指在一些材料中，当外加电场作用下，其光学性质会发生变化的现象。

通过利用电光效应，可以通过改变电场的方向和强度，来改变入射光的偏振状态，从而得到特定偏振方向的光。

这种方法常应用于显示器和调制器等设备。

6.液晶偏振器法液晶偏振器是一种基于液晶显示原理的光学元件，可以通过液晶分子的排列来选择特定偏振方向的光。

液晶偏振器广泛应用于电视、手机等电子产品中。

7.干涉法干涉法是一种利用光的波动性质来分析、研究光学现象的方法。

通过干涉法可以实现对偏振光的测量和分析。

常见的干涉法包括菲涅尔双镜法和马赫-曾德尔干涉仪等。

总结起来，通过使用偏光片、布儒斯特棱镜、倍频晶体、吸收材料、电光效应、液晶偏振器和干涉法等方法，都可以获取特定偏振方向的偏振光。

摘要:倍频晶体是近几年激光领域人们关注的热点之一，倍频晶体也随之发展起来。

本文通过分析国内外各科研机构关于光纤激光器的倍频实验，指出各种常用倍频晶体的优点和缺陷，对未来使用倍频晶体的实验具有指导和参考价值。

关键词：倍频晶体；激光器；相位匹配Abstract: Fiber laser is the focus of attention of the people in recent years. SHG also will be developed. Based on the analysis of the scientific research institutions at home and abroad on the frequency fiber laser experiment, the paper pointed out that various commonly used SHG advantages and shortcomings, given guidance and reference for the future use of SHG experiment.Key words: Frequency(SHG; Fiber laser; Phase-matching目录摘要ⅠABSTRACT Ⅱ引言 11 实验研究仪器 11.1 光纤激光器及其结构 11.2 光纤激光器的倍频 22 倍频晶体的现状分析22.1 倍频晶体 22.2 PPLN晶体倍频输出绿光 32.3 PPLN晶体倍频输出可见光 42.4 PPKTP晶体倍频应用 52.5PPLT晶体的倍频应用 63 结果与讨论74 前景与展望 94.1 实验成果的应用 94.2 理论研究的应用 10参考文献 12引言近年来，关于自倍频晶休的研究工作取得了重大进展。

自倍频晶体是将激光晶体和倍频晶体合二为一的一类晶体。

迄今最主要的自倍频晶体有两种：掺钦和氧化锰的视酸铿和硼酸钦忆铝。