光学超晶格中联合二阶非线性效应耦合机制的研究

最近几年，联合二阶非线性光学效应的研究取得了很大的进展。理论上不仅有描写电光-二阶参量过程联合效应耦合波理论，还有考虑电光、旋光、磁光效应和二阶参量过程的交叉作用建立的电光-旋光-磁光联合效应耦合波理论。这些理论的建立有力地推动了非线性光学应用领域的发展。在光学超晶格领域，关于倍频产生和偏振耦合之间的联合效应研究一直都很活跃，但不可忽视的是，一般性的联合倍频和偏振耦合效应过程中是存在六个参量过程（两个分别对应于基频/倍频o光和e光之间的电光耦合，另外四个对应于四种倍频产生/参量下转换），要同时满足所有这些参量过程的有效匹配，仅仅通过传统的双折射相位匹配或者准相位匹配方式都很难实现，这个难题一直没有得到解决。我们在国内外首次指出只要巧妙地设计一种光学超晶格并同时运用这两种相位匹配方式，就能实现六个参量过程的完美匹配。以此为基础，今后研究也将拓展到其他具有旋光和磁光效应的光学超晶格中。

光学超晶格中联合二阶非线性效应的研究取得了很大的进展。主要方向包括：电光—二阶参量过程联合效应耦合行为，以及同时满足电光、旋光、磁光效应和二阶参量过程的耦合机制研究。首先，为了同时满足多个二阶非线性效应的匹配条件，例如：一般性的联合倍频和偏振耦合效应过程包含六个不同的波矢失配量，但在光学超晶格领域，可同时利用传统双折射相位匹配和准相位匹配成功解决了这个复杂匹配问题。其次，还给出了一种全光模式的三极管原型，与传统的三极管相比，具有高得多的响应速度，单级增益达到2000；再次，在光学超晶格领域如何获得更高压缩度的量子光源进行了理论研究。