实现准位相匹配及相关非线性光学过程非周期光学超晶格设计方法

摘要

本发明给出的非周期结构设计和制备的光学超晶格晶体及相关非线性光学和激光器件，如半导体激光器泵浦的全固态多波长激光器等。采用函数设计非周期光学超晶格，通过这种非周期结构，调制材料的二阶非级性光学系数，实现单一或多个准位相匹配过程的同时完成或可控的单一或多个准位相失配的同时完成，实现有效的光的频率转换和其他相关的非线性光学过程。

主权项

1、一种实现准位相匹配及相关非线性光学过程非周期光学超晶格设计方法，其特征是采用下述函数设计非周期光学超晶格：对于三倍频耦合参量过程，其对应的非周期函数为：$H_3\left(x\right)=H_2\left(x\right)+(\mathrm{floor}(\mathrm{floor}\left(\frac{x}{d}\right)·\gamma )-\mathrm{floor}(\mathrm{ceil}\left(\frac{x}{d}\right)·\gamma ))·(H_2\left(x\right)-H_1\left(x\right))$ 其中H1、H2分别对应倍频过程所对应的非周期函数、和频过程对应的非周期函数：$H_1\left(x\right)=f_{{\Lambda }_1}(\frac{\mathrm{floor}\left(\frac{x}{d}\right)+\mathrm{ceil}\left(\frac{x}{d}\right)}{2}·d)$ $H_2\left(x\right)=f_{{\Lambda }_2}(\frac{\mathrm{floor}\left(\frac{x}{d}\right)+\mathrm{ceil}\left(\frac{x}{d}\right)}{2}·d)$ 为与γ(0＜γ＜1)是一个结构参量；$F_{\Lambda }\left(x\right)=1-2\mathrm{floor}\left(\frac{2x}{\Lambda }\right)+4\mathrm{floor}\left(\frac{x}{\Lambda }\right)$ 其中函数floor(x)表示不大于x的最大整数，这个函数的值域只能是+1或-1，分别代表畴的正负极化方向；从这个周期函数出发，得到实现单个参量过程的非周期函数$H\left(x\right)=F_{\Lambda }(\frac{\mathrm{floor}\left(\frac{x}{d}\right)+\mathrm{ceil}\left(\frac{x}{d}\right)}{2}·d)$ 其中函数ceil(x)表示不小于x的最小整数，d是非周期超晶格的最小畴宽，可以任意选定，其他畴的大小都是d的整数倍；用于耦合参量过程的光学超晶格结构可以通过d和γ的调整来优化。