基于非线性界面切伦科夫谐波的波前恢复方法与特性研究

论文摘要

光的波前(位相)能够携带大量物理信息,如大气扰动,物体内部结构与面型,生物结构等等,故波前探测技术一直被广泛应用于各个研究领域。而伴随着人们对于波前探测的功能与性能需求越来越高,各种新的思路和技术也被引入到波前探测中来,使得其适用性和精度得到了提升。比如将非线性光学与波前探测相结合,就成为近年来的一种新思路。本文从非线性频率转换出发,由晶体界面处的非线性频率转换以及非线性切伦科夫辐射的相关研究背景和结果,进一步探讨了基于非线性界面切伦科夫倍频的波前恢复方法,并对该方法相关影响因素以及实现效果展开了研究。非线性界面是一种具有非线性系数存在跃变的物理界面,在该处,对称性破缺,新增倒格矢,极化波受束缚等特点,均会对极化过程以及谐波产生带来不同的影响。因此,某种程度上,非线性界面处具有相比体介质更为优越的谐波产生能力。对此,我们在非线性界面处进行了相关实验研究,发现无论是全反射辅助的非共线位相匹配,切伦科夫型谐波,均能得到明显的转换效率的提升。而通过理论分析,我们还意识到,相比普通倍频过程中,倍频光与基频光之间存在的较为苛刻的波前对应关系,切伦科夫型谐波理论上应具有更简单的波前对应关系,以及更宽松的探测条件。因此,我们对非线性界面处的切伦科夫倍频波前特性进行了部分数值仿真,以及实验验证,把倍频光与基频光的对应关系以及受到各项影响因素进行了梳理和讨论。并在此对应关系基础上,对基频光波前的重建进行了研究。论文的主要进步点包括:1.提出了一种利用非线性界面产生的切伦科夫型谐波实现非线性波前探测的方法,该方法无需特殊的角度匹配或准位相匹配,不用复杂的晶体准直,无论是非线性材料的选取还是入射方式的选取都十分灵活,且谐波与基频光自动分离,便与测量。2.可实现各频率分量转换效率一致的宽带倍频,可以对宽带光进行测量,且由于谐波产生于非线性界面,通过设置参考光的方式,可以获得非线性界面的面型分布,实现对非线性界面面型的测量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 非线性光学
•     1.1.1 非线性频率转换
•     1.1.2 非线性切伦科夫辐射
•   1.2 非线性切伦科夫谐波的系列研究
•     1.2.1 非线性切伦科夫倍频
•     1.2.2 在反常色散介质中非线性切伦科夫辐射的实现
•     1.2.3 非线性切伦科夫和频
•     1.2.4 非线性切伦科夫高次谐波
•   1.3 自适应光学与波前探测
•     1.3.1 常见波前探测器件
•     1.3.2 区域法和模式法
•     1.3.3 应用全息术的波前探测
•     1.3.4 与非线性光学相结合的波前探测
•   1.4 本论文的研究内容与章节安排
• 第二章 非线性界面切伦科夫型谐波产生的实验研究
•   2.1 非线性界面的特性
•   2.2 非线性界面的切伦科夫倍频过程
•   2.3 简并型非线性切伦科夫谐波产生
•   2.4 非线性界面的线性切伦科夫型谐波
•   2.5 本章小结
• 第三章 基于非线性界面切伦科夫谐波的波前特性理论研究
•   3.1 基于非线性界面的切伦科夫型谐波的耦合波方程
•   3.2 数值分析
•   3.3 本章小结
• 第四章 基于非线性界面切伦科夫谐波的波前探测实验与应用
•   4.1 谐波波前探测验证实验
•   4.2 晶体表面面型探测
•   4.3 超短脉冲光谱分辨波前探测的初步研究
•   4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 在学期间参加课题研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 关彦

导师: 邓学伟

关键词: 非线性频率转换,非线性切伦科夫辐射,波前探测,晶体,非线性界面

来源: 中国工程物理研究院

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国工程物理研究院

分类号: O437

总页数: 73

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