[發明專利]一種非線性光學效應的生成方法

在審

• 申請號: 202211608312.1
• 申請日: 2022-12-14
• 公開（公告）號: CN115857247A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 吳強;盧瑤;許京軍
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/355
• 代理公司: 天津朗熠知識產權代理事務所(普通合伙) 12259
• 代理人: 劉楊

本發明提供了一種非線性光學效應的生成方法，涉及光電子技術領域，包括：固定放置極性離子晶體作為非線性介質，極性離子晶體為具有光學聲子模式的雙原子晶體或多原子晶體；利用調制太赫茲波在非線性介質中激發受激聲子極化激元，以增強入射非線性介質的信號光的非線性效率；調節信號光和/或調制太赫茲波的偏振角度和入射角度，以生成非線性光學效應。本發明基于受激聲子極化激元調制的光與物質相互作用特點，利用受激聲子極化激元大幅度提高非線性極化率，可以使得多數波長的光實現高效的弱光非線性效應；實現的非線性光學效應具有高刷新率、寬光譜響應、低閾值低功耗等優點。

技術領域

本發明涉及光電子技術領域，具體而言，涉及一種非線性光學效應的生成方法。

背景技術

非線性光學效應是包括光譜測量、光源系統、光電轉換、光控制、光通信、光存儲、光計算等在內的許多光學和光子學技術的核心原理。發展非線性光學效應產生方法有助于進一步發展非線性光譜技術、光學精密測量、非線性光開關、非線性光計算等技術，進而帶來巨大的經濟效益和社會效益。現有非線性光學效應產生方法主要依靠材料內電子的非線性極化，主要包含兩類：一類是傳統上利用電子的瞬時非線性響應，實現的非線性效應刷新率很快，大概在飛秒量級，但效率很低，有效的二階非線性極化率大約為10^-12m/V到10^-10m/V，三階非線性極化率大約為10^-19m²/V²到10^-17m²/V²；另一類是基于電子非線性極化累積的弱光非線性效應，典型代表光折變效應，其非線性效率更高，但刷新時間在幾個毫秒到幾天之間。一些新興非線光學效應產生的基于有機材料、二維材料等，這些方法雖然產生效率較高，但由于其材料本身性質不穩定，刷新時間也不穩定，產業轉化難度大。

因此，如何實現非線性光學效應的高穩定性、高刷新率以及寬光譜響應成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一，公開了一種非線性光學效應的生成方法，能夠在極端環境下實現高穩定性、高刷新率、寬光譜響應的非線性光學效應。

本發明公開了一種非線性光學效應的生成方法，包括：固定放置極性離子晶體作為非線性介質，極性離子晶體為具有光學聲子模式的雙原子晶體或多原子晶體；利用調制太赫茲波在非線性介質中激發受激聲子極化激元，以增強入射非線性介質的信號光的非線性效率；調節信號光和/或調制太赫茲波的偏振角度和入射角度，以生成非線性光學效應。

根據本發明公開的非線性光學效應的生成方法，優選地，還包括：利用探測設備接收出射的信號光，其中，探測設備包括：光譜儀、定量的時間分辨成像系統、配備單色儀的功率計、干涉儀或光電耦合儀器。

根據本發明公開的非線性光學效應的生成方法，優選地，信號光為飛秒激光，調制太赫茲波由飛秒激光在非線性介質中整流產生。

根據本發明公開的非線性光學效應的生成方法，優選地，利用太赫茲光源發出調制太赫茲波，利用信號光源發出信號光，調制太赫茲波和信號光同時照射非線性介質。

根據本發明公開的非線性光學效應的生成方法，優選地，飛秒激光為從紫外到近紅外，脈寬為10～300fs的脈沖激光。。

根據本發明公開的非線性光學效應的生成方法，優選地，信號光源為波長從紫外到遠紅外之間的連續激光器或脈沖激光器。

根據本發明公開的非線性光學效應的生成方法，優選地，調制太赫茲光源的頻率為0.1～30太赫茲。

根據本發明公開的非線性光學效應的生成方法，優選地，非線性介質為鈮酸鋰或鉭酸鋰晶體，材料規格包括：厚度在10微米以下的薄膜、厚度在10～500微米的晶片、厚度在500微米以上的方形、楔形、柱形或球形塊狀材料。