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光显示行业。另外,基于LBO和KTP晶体的绿光激光
f器的价格比激光显示行业所能够接受的价格高出几十倍。因此激光显示产业迫切需求紧凑、低成本、高效率、高输出功率的绿光激光器。近年来,由于周期性极化技术的不断发展,基于准相位匹配QPM的各种周期性极化晶体被广泛用于倍频或其他波长变换领域。其中掺氧化镁周期性极化反转铌酸锂MgOPPLN由于具有抗损伤阈值高、非线性系数大、成本低并且适合大规模工业化生产等优点而被认为是激光显示产业需要的、紧凑高效的绿光激光器的最佳选择。
2准相位匹配和掺氧化镁周期性极化反转铌酸锂和许多相位敏感的非线性频率变换过程相同,高效的倍频过程除了要求材料具有高二阶非线性极化率,还必须使相互作用的光波相位之间保持一个固定的相位关系相位匹配,以保证入射光波的能量单向变换到倍频波。目前实际应用中采用的相位匹配技术通常有两种:双折射相位匹配BPM和准相位匹配QPM技术。BPM技术在1962年由Giordmai
e和Maker等人提出。利用晶体的双折射效应能够实现相互作用的光波间的相速度匹配,从而提高变频效率。这种方法利用了某些非线性晶体的双折射效应和色散特性,通过特定选择晶体的方向和光波的偏振方向来实现相位匹配,因此也被称为角度匹配。尽管BPM技术能够达到完美的相位匹配,但是此方法受到波矢方向和偏振方向的限制,晶体必须按照某个特殊的方向切割,或者工作在某个特定的温度下才能实现特定波长的转换,这使得实际应用会受到较大的限制。此外,BPM中走离角的存在也进一步限
f制了其实现高效的频率变换。而1962年由Bloemberge
和Armstro
g提出的QPM技术则不存在这些缺点。所谓QPM技术就是通过对非线性晶体的极化率进行空间上的周期性调制,来补偿由于色散效应造成的相互作用的光波之间的相位失配,以获得非线性光学效应的持续增强。与双折射相位匹配技术相比,准相位匹配没有偏振方向和波矢方向的严格限制,只需要选择合适的极化周期就可以实现相位匹配,因此具有如下几个优点:1可以利用晶体最大的非线性系数尽管QPM不是完美的相位匹配,但是由于其没有对非线性系数的特定限制,因此能够利用BPM过程所达不到的高非线性系数。例如对铌酸锂LiNbO3晶体来说,如果要采用角度匹配,只能使用非线性系数d31,而采用准相位匹配,则可以使用最大的非线性系数d33,而d33是d31的将近7倍。因此在LiNbO3晶体中采用QPM来进行波长变换的效果要明显好得多。2无走离效应QPM由于不受晶体双折射效r
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