清华大学电机系

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Second Order Optical Nonlinearity in Glassy Material and Some Applications
清华大学电机系赵煦教授 12/08/2004

Basic Concept of Nonlinear Optics Phase-Matching Quasi-Phase-Matching (QPM) QPM-SHG of Blue Light in Nonlinear Crystal Creating Second Order Nonlinearity in Glass How to Implement QPM in Glass QPM-SHG in Glass
Some Basics of Nonlinear Optics
SHG Power Conversion
kL L2 Pω P2 ω 2 2 η= =2 sin c Pω A 2 ε 0 nω n 2 ω
k = k lc =
2ω
3 2
2 ω 2 d eff
2 kω
2π λ = k 4 (n 2 ω n ω coherence length
)
SHG in Waveguide
p kω →βω q k2ω →β 2ω
2 1 → overlap int egral A
(
)
=
[∫∫ E
2 q p p Eω Eω dxdy 2ω
]
清华大学电机系
Quasi-Phase-Matching
Historical
– 1962 Armstrong, Bloembergen, Ducning, Pershan Phys. Rev. 127, 1918
v v v (2) P (ω 3 ) = ε 0 χ : E (ω 1 ) E (ω 2 ) v v v v 2π k =0 K = K 3 K 2 K1 + ∧ ∧ : periode of periodical reversal of χ ( 2 )
Quasi-Phase-Matching (Periodic reversal of χ(2) ) – Periodic insertion of crystal with an inverted crystal orientation _ Periodic reversal of ferroelectric domain of nonlinear crystal (periodic poling)
清华大学电机系
QPM-SHG in Ferroelectric Crystal
P2ω P ω
η = 8π
2
∧
2 2 kL = ηP L sin c ω 2
( )
2 (G m d eff )2 / ε 0 nω n 2 ω c λ2 A ω
G m = π2 sin m π D m
(
)

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