Airy光束等非平面波束的非線性光學性質研究

《Airy光束等非平面波束的非線性光學性質研究》是依託南京大學，由張超擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：Airy光束等非平面波束的非線性光學性質研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張超
• 依託單位：南京大學

項目摘要

本項目擬對Airy光束等非平面波束的非線性光學性質進行理論和實驗研究。研究內容包括Airy光束的基本物理性質以及相關的非線性光學效應，如光學超晶格中的二維、三維Airy光束的非線性產生、Airy光束的倍頻、三倍頻過程以及其他非線性光學過程等。同時發展相應的快速數值計算方法，對有關過程進行數值模擬計算。發展針對Airy光束的超晶格結構設計方法，針對理論研究結果設計實驗方案，製備超晶格結構進行實驗驗證。並在Airy光束研究基礎上，將研究推廣到Bessel光束、高階Bessel光束等其他特殊光束的研究中。研究Bessel光束的基本傳播性質以及相位匹配性質,發展相應的超晶格結構設計方法,建立一般的非平面波束相位匹配理論和超晶格設計理論。

結題摘要

我們對Airy光束的非線性光學產生以及相關新型光學超晶格設計方法進行了理論和實驗研究，並取得了一系列有意義的進展，部分研究成果已經在Phys. Rev. Lett.等國際SCI期刊上發表。在本項目中，我們發展了非線性體全息技術、X+2結構等新型超晶格設計方法，並成功將其用於實現Airy光束的倍頻產生，此外還將非線性體全息技術套用於一般的非線性成像過程，實現了對二維不規則圖形的非線性倍頻成像。通過求解波動方程，我們提出一種新型含時Bessel光束，並對該光束的臨界性質進行了討論。對非小信號近似下的相位匹配條件進行了深入研究，通過直接求解相應的倍頻耦合波動方程，初步建立了一種嚴格相位匹配(RQPM)理論，可以對諧波的振幅、相位實現更為精確的控制。將V. Berger提出的非線性Ewald球模型進行了推廣，建立了更為一般化的Ewald殼模型，利用該模型可以對光學超晶格中散射光參與的複雜耦合非線性過程進行有效處理。使用長方投影理論，通過三維點陣投影獲得了一類非線性二維光學準晶的傅立葉係數解析表達式，並將結果推廣至高維度的情況。對光學超晶格中的Cerenkov型倍頻過程進行了理論研究，在不使用傍軸近似的條件下嚴格求解波動方程，解析獲得了相應的相位匹配條件，並對文獻中的若干相關結果進行了澄清。