什么是光二倍频?

[拼音]：guang erbeiping

[外文]：optical frequency double

频率为v 的激光通过某些非线性介质后产生频率为2v的激光的现象。二倍频又称为二次谐波发生。通常用晶体作为倍频材料。

频率为 v的单色光射入非线性介质会产生非线性极化波。由非线性极化波可以产生频率为2v的倍频光。光倍频的效率不但与晶体的性质有关，而且还受相位匹配情况的影响。晶体中各处倍频波的强度和相位与极化波有关。极化波的相速度与基频波的相同，但由于色散、倍频波的相速度通常与基频波的相速度不相等。因此，在某一平面Z1处产生的倍频波传播到另一平面Z2时，与Z2处产生的倍频波之间有一相位差。光通过整个晶体后，总的倍频光强正比于由这种相位差引起的干涉因子

式中l为二倍频晶体的长度；

n(v)，n(2v) 分别为介质对基频和二倍频光的折射率。当墹κ＝0时，各处产生的倍频波相互加强，总的倍频波最强。墹κ＝0 称为相位匹配条件。相位匹配通常有临界匹配和非临界匹配两种方法。

又称为角度匹配。利用晶体的各向异性可以实现墹κ=0。例如，对于负单轴晶体（见图），只要使基频光为o光，倍频光为e光，基频光沿与晶体光轴成θm角的方向入射时，可以达到nO(v)=ne(2v)。这时的θm角称为匹配角。

某些晶体的折射率随温度有较大的变化。改变温度，可以在θm=90°时达到nO(v)=ne(2v)。这种匹配方式称为非临界匹配。

常用的二倍频晶体有LiIO3、Ba2NaNb5O15、KDPKD*P、CD*A、CDA等。二倍频转换效率最高可达80％。利用二倍频可以提高激光的频率。例如，波长为1.064微米的Nd：YAG激光经二倍频后变为波长为0.532微米的绿色激光。它可作为水下激光探测的光源，又是染料激光器的一种良好的泵浦源（见固体激光器）。