文 献 综 述 摘要 宽带频率转换结构是目前研究较多的一个非线性光学方向，在之前的二十年，研究较多的是针对周期结构的基元进行宽度调制的类一维周期结构、一般的非周期结构、无序结构，或针对基元进行几何大小或取向进行调制的二维结构；而本课题在近年着手针对生物体类周期结构的二维模型向一维投影的方式，以获得特定的可以进行宽带频率转换的一维非周期结构，并可以按照标度缩放适配各种带宽的频率转换方法，该方法简单实用，理论清晰易懂，可以作为上述各方法的一个良好替代。

由于不同结构设计带来的倒空间分布必然是不同的，匹配的宽带频率转换条件也会有所不同，所以这一研究对于实际应用必定是一个有益的补充。

本课题主要内容在基于上一年度黄骥东学长的研究基础上进行非周期结构的优化，并研究在该结构中可能存在的高次谐波对于倍频转换效率的影响等问题，使其更加贴近实用。

关键词：非线性光学；准相位匹配；宽带频率响应；向日葵点阵结构；MATLAB编程计算；傅里叶变换；最优化一维结构 1研究背景 1.1非线性光学现象 非线性光学是现代光学的一个分支，研究介质在强相干光作用下产生的非线性现象及其应用。

激光问世之前，基本上是研究弱光束在介质中的传播，确定介质光学性质的折射率或极化率是与光强无关的常量，介质的极化强度与光波的电场强度成正比，光波叠加时遵守线性叠加原理。

在上述条件下研究光学问题称为线性光学。

对很强的激光，例如当光波的电场强度可与原子内部的库仑场相比拟时，光与介质的相互作用将产生非线性效应，反映介质性质的物理量（如极化强度等）不仅与场强E的一次方有关，而且还决定于E的更高幂次项，从而导致线性光学中不明显的许多新现象。

这些现象包括：光的倍频，和频，差频，光参量放大，自聚焦，瞬态相干效应等。

1.2准相位匹配（QPM） 准相位匹配是非线性光学频率转化的一种重要技术。

非线性频率转化中要求动量守恒，在普通非线性晶体中由于色散的存在较难实现（特别是倍频效应），而非线性周期性结构提供的倒格矢则能较容易地实现相位匹配。