【摘 要】
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在非线性光学中,当非线性极化波的相速度大于谐波的相速度时,谐波会以Cherenkov角度辐射出来,这一现象被称为非线性Cherenkov辐射.1970年,美国的P.K.Tien等人第一次在ZnS
【机 构】
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南京市汉口路22号,南京大学物理学院,210093
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在非线性光学中,当非线性极化波的相速度大于谐波的相速度时,谐波会以Cherenkov角度辐射出来,这一现象被称为非线性Cherenkov辐射.1970年,美国的P.K.Tien等人第一次在ZnS平面波导中观察到了Cherenkov型的二次谐波输出(SHG)现象.近年来,随着各种研究的开展,其他体系中的SHG、非线性和频过程(SFG)和非线性高次谐波产生(HHG)也不断得到报道.不仅如此,非线性Cherenkov倍频辐射还有一些潜在的应用前景,比如用于铁电畴结构的三维成像等.Cherenkov辐射的产生需要满足相速阈值条件,即非线性极化波的相速度必须大于产生的谐波的相速度.在正常色散介质中,Cherenkov频率上转换过程的相速阈值是可以自动满足的,然而实现非线性Cherenkov频率下转换仍然是一个挑战.在前期利用二维光学超晶格中反向倒格矢来加速非线性极化波的相速度,实现非线性Cherenkov差频辐射的基础上,最近,我们在KTP中基于晶体的双折射效应实现了非线性Cherenkov差频过程.在实验过程中,入射的泵浦光(532 nm)和信号光(1064 nm)分别处于x和z偏振方向,对应的差频过程的波矢失配小于零(见图1左).也就是说利用KTP晶体的双折射特性,让相互作用的光处于适当的偏振状态,可以让差频过程中非线性极化波的相速度大于谐波的相速度,从而实现不需要反向倒格矢调制的非线性Cherenkov差频辐射.此外,我们还对非线性Cherenkov差频辐射的辐射角度以及差频强度特性对入射光强的依赖关系进行了测量,实验结果和理论预期保持一致(见图1右).频率下转换Cherenkov辐射可作为可调谐的激光光源；此外,通过自发参量下转换过程,还有可能产生新型的量子纠缠光源.
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