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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

激光是20世纪以来，继原子能、半导体之后，人类的又一重大发明，在50多年来的迅猛发展下，它已渗透到多个应用领域，如科研、工业、医疗和军事等。激光作为新的信息载体，正将传统的电子信息时代推向光信息时代。

激光的出现同时也促进了非线性光学的发展。在非线性光学中，对于一般介质，由于材料的色散，相互作用的波长不同，相速度也不同，它们之间存在相位失配，因此动量守恒并不会被自动满足，有效的非线性作用需要对相位失配进行补偿，称为相位匹配。为了实现相速度匹配，人们目前最常用的方法是双折射相位匹配技术和准相位匹配技术，而要实现双折射相位匹配必须限制其波矢方向和偏振方向，使其只能作用在某些特定的晶体上，并伴随着成本高，制备难等缺点使其在实际应用当中受到很大限制。因此人们现在更致力于准相位匹配技术的研究。

光学超晶格，也称为准相位匹配材料， 光学超晶格是近年来凝聚态物理和材料科学领域倍受人们关注的人工微结构材料， 具有优于天然材料的光、电等特性，已广泛应用于非线性频率转换方面。光学超晶格通过周期极化方向改变的性质，提供倒格矢来弥补非线性光学过程中的位相失配量，获得高效变频输出，避免了采用双折射匹配的苛刻条件，极大提高了非线性过程的转换效率。通过人工方法对铁电畴的极化方向进行周期性调制，从而相应的非线性光学系数、电光系数也得到了调制，产生激光的频率上转换及下转换，例如倍频、和频、参量下转换等效应。

本课题主要研究的是利用光学超晶格产生紫外激光。紫外激光器在高分辨光谱学、大气探测、微电子学、医学诊断、高密度光数字存储、光化学、光生物学、空间光通讯、机械成型等领域有着广泛的应用。所以本课题具有重要的研究意义。

2. 研究的基本内容

本文主要介绍非线性晶体中多波耦合过程中位相失配产生的原因及双折射匹配、准相位匹配原理，以及利用准相位匹配技术设计和制备光学超晶格的相关知识。着重研究了如何设计一块钽酸锂（lt）晶体产生可在医疗，生物，军事，激光加工，家庭生活等方面都有重要应用的紫外光源。

1.了解各种非线性光学过程，多波耦合的基本原理

2.了解双折射匹配的原理及缺点，掌握准相位匹配技术及优点

3.了解光学超晶格的概念及其制备和在激光频率转换中的应用

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

首先通过对非线性频率转换现象中的和频、倍频利用耦合波方程进行分析，了解倍频的概念，并理解准相位匹配的原理，然后通过对光学超晶格的概念、种类及各种类的特性、制备进行了解后，分析选择lt晶体的原因及优势；然后设计一块周期性极化lt晶体的光学超晶格，用1064nm光泵浦，经过倍频 和频的级联过程产生355nm的紫外光。

进度：

4. 参考文献

[1] 秦亦强.光学超晶格中非线性光学效应的研究[d].南京大学图书馆. 1998.

[2]刘涛.准相位匹配技术及其应用研究.[d].北京邮电大学.2009.

[3]陈国夫,王贤华,杜戈果.全固态紫外激光器研究.[n].光子学报.1999-9(28).

[4] 袁烨.铌酸锂、钽酸锂超晶格：制备技术优化及应用研究.[d].南京大学.2012.