高斯光束在BBO单晶与孪晶的倍频效应及其应用研究

本文主要探讨了高斯光束在非线性单轴晶体，如偏硼酸钡（BBO）单晶和孪晶中的倍频现象。高斯光束以其特有的空间分布特性，当通过这些晶体时，会表现出显著的非线性光学效应。非线性光学是光与物质相互作用的领域，其中倍频过程是关键现象之一，它允许将低频率光转换成更高频率的光。 在理论研究中，作者基于麦克斯韦方程组，并考虑了晶体的各向异性，推导出了负单轴I型晶体相位匹配条件下的倍频耦合波方程组。这些方程组描述了光波在晶体中的传播行为，是理解倍频效应的关键数学工具。对于BBO单晶和孪晶，作者构建了详细的物理模型，通过数值方法求解这些方程，得到了关于谐波能流分布、晶体出射面探测点处谐波电场的时域分布、总输出能量、输出光束频谱以及输入光束角谱的具体结果。 研究发现，束腰宽度、晶体的结构以及材料性质对倍频现象有显著影响。束腰宽度决定了光束在晶体中的能量集中程度，而晶体的各向异性则影响了光波的相位匹配，进而影响倍频效率。孪晶结构可能带来额外的非线性效应，因为它增加了晶体内部的非均匀性。通过对这些参数的深入分析，文章揭示了倍频过程中如何实现能量的有效转换，并提供了对单轴晶体非线性光学性质的深入理解。 这项研究的结果对于深入理解单轴晶体的非线性光学行为以及开发相关的光学晶体器件具有实际意义。例如，它有助于设计高效的倍频器，用于激光技术、光通信和精密测量等领域。此外，它还为新型非线性光学材料的筛选和优化提供了理论依据，促进了相关技术的创新和发展。 该论文通过详尽的理论分析和数值模拟，系统地探讨了高斯光束在偏硼酸钡单晶和孪晶中的倍频现象，对于推进非线性光学领域的理论研究和实际应用具有重要的学术价值。