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任一光子能否看作是兩個波長是它的2倍的光子的疊加?
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  • 1 # 諸艾文

    如果是直接放在一起希望他們疊加,當然是不可能的。但是萬能的科學家總是會想辦法來解決這樣一些坑爹的問題不是麼。於是乎就有了一種物體叫做倍頻晶體(frequency doubling crystal),有了一種技術叫鐳射倍頻技術(laser frequency doubling technique)。

    倍頻,即兩個光子疊加為波長減半的一個光子的過程,是一種常見而重要的二階非線性光學效應。鐳射出現後的1961年,P.A.弗蘭肯等人首次利用石英晶體將紅寶石鐳射器發出的波長為 694.3奈米的鐳射轉變成波長為347.15奈米的倍頻鐳射,從而開始了非線性光學的主要歷史階段。

    光學倍頻來源於媒質在基頻光波電場作用下產生的二階非線性極化,即極化強度中與光波電場二次方成比例的部分這一部分極化強度相當於存在一種頻率為2倍的振盪電偶極矩。基頻光波在媒質中傳播的同時激勵起一系列這樣的振盪電偶極矩。它們在空間中的分佈就好比一個按一定規則排列的偶極矩陣列,偶極矩之間有一定的相對位相。由於陣列中每個電偶極矩都要輻射頻率為2倍的光波, 故偶極矩陣列的輻射應是這些光波互相干涉的結果。無疑,只當干涉是相互加強時才會有效地產生倍頻光輸出為此,陣列中各振盪電偶極矩間要保持恰當的位相關係 ,從此便產生了所謂位相匹配條件k(2)=2k(1),它是產生光學倍頻的重要條件,其中k(1)和k(2)分別為基頻和倍頻光在媒質中的波矢 當這兩個光波沿同一方向傳播時,此條件轉化為要求媒質中倍頻光的折射率(2)等於基頻光的折射率。

    以上為倍頻原理的簡單解釋。

    常用的倍頻晶體包括,磷酸二氫銨(ADP)、磷酸二氫鉀(KDP)、磷酸二氘鉀(DKDP)、砷酸二氘銫(DCDA)、砷酸二氫銫(CDA),鈮酸鋰(LN)、鈮酸鋇鈉、鈮酸鉀、α型碘酸鋰,砷化鎵、砷化銦、硫化鋅、碲化鎘,硼酸鹽類,偏硼酸鋇(β- BaB2O4) 、三硼酸鋰(LiB3O5)等晶體。不同晶體的工作波長不同,效率也不同。

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