对很强的激光,光波的电场强度可与原子内部的库仑场相 比拟,媒质极化强度不仅与光场场强E的一次方有关,而 且还决定于E的更高幂次项,从而导致线性光学中不明显 的许多新现象一非线性光学效应。 P=60(xE+x2E2+xE+.) 光对媒质的作用 媒质响应 非线性关系
对很强的激光，光波的电场强度可与原子内部的库仑场相 比拟，媒质极化强度不仅与光场场强E的一次方有关，而 且还决定于E的更高幂次项，从而导致线性光学中不明显 的许多新现象－非线性光学效应。 非线性关系 光对媒质的作用 媒质响应 (1) (2) 2 (3) 3 0 P E E E = + + + ( ...)
非线性光学与线性光学的区别 线性光学 非线性光学 光在介质中传播,通过干涉、衍射、折射可 定频率的入射光,可以通过与介质的相 以改变光的空间能量分布和传播方向但互作用而转换成其他频率的光(倍频等), 与介质不发生能量交换不改变光的频率还可以产生一系列在光谱上周期分布的 不同频率和光强的光(受激拉曼散射等) 多束光在介质中交叉传播,不发生能量相 多束光在介质中交叉传播,可能发生能量 互交换,不改变各自的频率 相互转移,改变各自频率或产生新的频率 (三波与四波混频) 光与介质相互作用不改变介质的物理参光与介质相互作用,介质的物理参量如极 量,这些物理参量只是光频的函数,与光|化率吸收系数折射率等悬光场强度的 场强度变化无关 聚焦) 光束通过光学系统人射光强与透射光/光束通过光学系统人射光强与透射光强 之间一般成线性关系 之间呈非线性关系,从而实现光开关(光 限制、光学双稳、各种干涉仪开关) 多束光在介质中交叉传播各光束的相位光束之间可以相互传递相位信息而且两 信息彼此不能相互传递 束光的相位可以互相共轭(光学相位共 轭)
• 非线性光学与线性光学的区别
●非线性光学效应的分类 按照激光与介质相互作用的方式,可以分为被动非线性 光学效应和主动非线性光学效应。 被动非线性光学效应:光与介质之间无能量交换;只是 在不同频率的光之间进行能量交换。如倍频过程,参量 过程,四波混频等。 主动非线性光学效应:光与介质之间有能量交换;介质 的光学参量与光场强度有关。如非线性吸收——饱和吸 收,双光子吸收;非线性散射——一受激拉曼散射,受激 布里渊散射等
8 ⚫ 非线性光学效应的分类 按照激光与介质相互作用的方式，可以分为被动非线性 光学效应和主动非线性光学效应。 被动非线性光学效应：光与介质之间无能量交换；只是 在不同频率的光之间进行能量交换。如倍频过程，参量 过程，四波混频等。 主动非线性光学效应：光与介质之间有能量交换；介质 的光学参量与光场强度有关。如非线性吸收——饱和吸 收，双光子吸收；非线性散射——受激拉曼散射，受激 布里渊散射等
非线性光学的发展历史 非线性光学的发展大致经历了三个不同的时期 >1961~1965年:初期创立阶段 非线性光学效应大量而迅速地出现:光学谐波、 光学和频与差频、光学参量放大与振荡、多光子吸 收、光束自聚焦以及受激光散射等。 >1965~1985年:发展成熟阶段 继续发现新的非线性光学效应:非线性光谱方 面的效应、各种瞬态相干效应、光致击穿等; 对已发现的效应进行更深入的了解,并发展各 种非线性光学器件
非线性光学的发展历史 • 非线性光学的发展大致经历了三个不同的时期 ➢ 1961～1965年：初期创立阶段 非线性光学效应大量而迅速地出现：光学谐波、 光学和频与差频、光学参量放大与振荡、多光子吸 收、光束自聚焦以及受激光散射等。 ➢ 1965～1985年：发展成熟阶段 继续发现新的非线性光学效应：非线性光谱方 面的效应、各种瞬态相干效应、光致击穿等； 对已发现的效应进行更深入的了解，并发展各 种非线性光学器件
非线性光学的发展历史 >1985年代至今:应用阶段 从固体非线性效应为主的研究扩展到包括气体 原子蒸气、液体、固体以至液晶的非线性效 应研究; °由二阶非线性效应为主的研究发展到三阶、五 阶以至更高阶效应的研究; 由一般非线性效应发展到共振非线性效应的研 究; 就时间范畴而言,则由纳秒进入皮秒、飞秒领 域
非线性光学的发展历史 ➢ 1985年代至今：应用阶段 • 从固体非线性效应为主的研究扩展到包括气体 、原子蒸气、液体、固体以至液晶的非线性效 应研究； • 由二阶非线性效应为主的研究发展到三阶、五 阶以至更高阶效应的研究； • 由一般非线性效应发展到共振非线性效应的研 究； • 就时间范畴而言，则由纳秒进入皮秒、飞秒领 域