在上一篇文章中，为大家简单的介绍了非线性光学这门学科。在非线性光学中，关于光的频率变换是最重要的环节，而关于光的频率变换有好几种方式，分别是倍频，和频，差频，光参量放大和光参量振荡。在接下来的日子里，我会为大家一一介绍。非线性光学诞生的标志就是Franken展示了倍频现象，因此关于非线性光学的分享也将从光的倍频开始。
1. 光的倍频原理
光波与非线性介质相互作用时，原始光波的频率被倍增，产生一个频率是原始光波频率两倍的新光波的现象。
2. 倍频的条件
非线性介质：倍频效应仅能在具有二阶非线性极化响应的介质中发生。这通常需要材料具有非中心对称性（例如晶体材料），而大多数普通光学材料（如玻璃）没有这种性质，因此不能产生有效的倍频效应。
相位匹配：为了有效地增强倍频效应，产生的新频率光波必须与原光波保持合适的相位关系。通常，通过选择适当的晶体角度或使用温度调控等方法来实现相位匹配（Phase Matching），以确保光波在介质中传播时产生有效的二次谐波。
足够的光强度：倍频效应的强度通常与光强度的平方成正比，因此输入光的强度必须足够高，才能使非线性效应显著。
3. 常见的倍频材料
KTP（磷酸钛氧钾）晶体：KTP 是一种常见的二阶非线性晶体，常用于激光倍频。
BBO（β-型偏硼酸钡）晶体：BBO 是一种常见的倍频晶体，具有优异的二阶非线性光学性质，广泛应用于高功率激光的倍频。
LBO（三硼酸锂）晶体：LBO 具有较大的非线性系数，且光学透过率高，是另一种常用于倍频的材料。
ZGP晶体：具有非线性系数大，红外透过范围宽等优点，常用于中远红外的倍频，被誉为“中红外非线性光学晶体之王”。
4. 倍频的应用
倍频技术在许多领域都有广泛的应用，主要包括：
激光技术：倍频可以将激光的频率从红外波段提升到可见光波段或紫外波段。常见的应用是将红外激光（例如λ= 1064 nm）转换为可见光（例如λ= 532 nm，绿色激光）。
光谱学：通过倍频产生的新光波可以用于高精度的光谱测量和分析。
生物医学：倍频产生的高频激光（如紫外激光）用于细胞成像、激光切割和激光治疗等医学应用。
激光雷达（LIDAR）：倍频技术可以生成特定频率的激光，用于激光雷达测量和成像。
总结
倍频是光学中常见的非线性效应，通过非线性介质将输入的光的频率提升到原来的一倍，产生新频率的光。这个过程广泛应用于激光技术、光谱学、医学等领域，是现代激光技术中重要的基础。
成都迪恩光电（http://www.dientech.cn）作为一家专业从事研发、生产和销售非线性晶体的公司，拥有多年从事晶体生长经验的专业研发团队，以及丰富的频率变化解决经验，与国内外研究所和高校科研力量建立了广泛的合作关系，深得客户的认可。同时还配套提供激光晶体、光学镜片、电光开关、CVD金刚石等产品，欢迎有意客户前来咨询。
1. 光的倍频原理
光波与非线性介质相互作用时，原始光波的频率被倍增，产生一个频率是原始光波频率两倍的新光波的现象。
2. 倍频的条件
非线性介质：倍频效应仅能在具有二阶非线性极化响应的介质中发生。这通常需要材料具有非中心对称性（例如晶体材料），而大多数普通光学材料（如玻璃）没有这种性质，因此不能产生有效的倍频效应。
相位匹配：为了有效地增强倍频效应，产生的新频率光波必须与原光波保持合适的相位关系。通常，通过选择适当的晶体角度或使用温度调控等方法来实现相位匹配（Phase Matching），以确保光波在介质中传播时产生有效的二次谐波。
足够的光强度：倍频效应的强度通常与光强度的平方成正比，因此输入光的强度必须足够高，才能使非线性效应显著。
3. 常见的倍频材料
KTP（磷酸钛氧钾）晶体：KTP 是一种常见的二阶非线性晶体，常用于激光倍频。
BBO（β-型偏硼酸钡）晶体：BBO 是一种常见的倍频晶体，具有优异的二阶非线性光学性质，广泛应用于高功率激光的倍频。
LBO（三硼酸锂）晶体：LBO 具有较大的非线性系数，且光学透过率高，是另一种常用于倍频的材料。
ZGP晶体：具有非线性系数大，红外透过范围宽等优点，常用于中远红外的倍频，被誉为“中红外非线性光学晶体之王”。
4. 倍频的应用
倍频技术在许多领域都有广泛的应用，主要包括：
激光技术：倍频可以将激光的频率从红外波段提升到可见光波段或紫外波段。常见的应用是将红外激光（例如λ= 1064 nm）转换为可见光（例如λ= 532 nm，绿色激光）。
光谱学：通过倍频产生的新光波可以用于高精度的光谱测量和分析。
生物医学：倍频产生的高频激光（如紫外激光）用于细胞成像、激光切割和激光治疗等医学应用。
激光雷达（LIDAR）：倍频技术可以生成特定频率的激光，用于激光雷达测量和成像。
总结
倍频是光学中常见的非线性效应，通过非线性介质将输入的光的频率提升到原来的一倍，产生新频率的光。这个过程广泛应用于激光技术、光谱学、医学等领域，是现代激光技术中重要的基础。
成都迪恩光电（http://www.dientech.cn）作为一家专业从事研发、生产和销售非线性晶体的公司，拥有多年从事晶体生长经验的专业研发团队，以及丰富的频率变化解决经验，与国内外研究所和高校科研力量建立了广泛的合作关系，深得客户的认可。同时还配套提供激光晶体、光学镜片、电光开关、CVD金刚石等产品，欢迎有意客户前来咨询。
