[拼音]：guangxue canliang fangdayzhendang

[外文]：optical parametric amplification and oscillation

均是二阶非线性光学混频过程。其中光学参量放大是指：在非线性晶体中入射一束圆频率为ωp的较强激光（称泵浦光，简称泵光），同时又入射一束圆频率为ωs(ωs﹤ωp)的较弱激光(称信号光)，则在一定条件下信号光会得到放大，此即光学参量放大。同时会产生频率为ωi=ωp-ωs的光 (称闲置光)。这时， 若设置一种对信号光（或同时对闲置光）反馈的装置，则和普通放大器经过反馈装置转化为振荡器一样，不需入射信号光，这个只受到泵光作用的晶体也会自激振荡而发出频率分别为ωs和ωi的信号光和闲置光。此即光学参量振荡。通常，泵光的功率密度必须大于一定值时振荡才会产生。此值称为泵浦阈值。

图1是光学参量振荡器实验装置的原理图。图中，频率为ωp 的泵光经过非线性晶体后，部分地转变为频率分别为ωs和ωi的信号光与闲置光。因此，输出的激光含有ωp、ωs 和ωi三个成分。对信号光的反馈装置就是由腔镜 M1和M2构成的对ωs谐振的光学谐振腔。

光学参量放大与振荡可看作是泵光与信号光及闲置光反复差频的结果。即由于非线性晶体的作用，泵光与信号光差频得到频率为ωi=ωp-ωs的闲置光。一旦闲置光产生，泵光与闲置光差频又得到频率为ωs=ωp-ωi的信号光。结果，泵光不断转化为信号光与闲置光(见光学混频)。既然这类光学差频过程必须满足所谓位相匹配条件，因此上面提到的产生光学参量放大或振荡的一定条件，也就是上述反复差频过程所要满足的位相匹配条件k(ωp)=k(ωi)+k(ωs)， 其中k(ωp)、k(ωs)、k(ωi)分别为泵光、信号光和闲置光的波矢。当这三束光如图1那样共线传播时，此条件转化为要求泵光、信号光和闲置光在晶体中的折射率n(ωp)、n(ωs)和n(ωi)之间满足关系

。

和光学倍频类似，通常利用非线性晶体本身的双折射性质实现光学参量放大或振荡的位相匹配。例如，对于非线性晶体是负单轴晶的情形，当三束光共线传播时，可选择光的偏振方向使泵光为非常光，信号光和闲置光为寻常光。当晶体光轴相对光束传播方向的夹角θ 改变时，三束光的折射率都会发生不同的变化。因此当ωp、ωs和ωi均一定时便会有一恰当的角度θ使上述位相匹配条件得以满足。另一方面，对于任意一个θ 角，当泵频ωp一定时，必有相应数值的信号光频率ωs及闲置光频率ωi满足位相匹配条件，从而使这些频率的激光得以产生。于是，连续改变θ 角，便会发出频率连续改变的激光。这样，利用参量振荡器就可实现激光频率的连续调谐。这种调谐方式称为角调谐。图2是ADP晶体的角调谐曲线 (横轴是信号光波长)。泵光波长为 λp＝1.06μm。θ0是信号光频率等于泵频一半时的匹配角。

此外，当θ 一定时，由于温度的改变，三束光的折射率也会有不同的改变，因而可起到改变θ同样的作用。用改变温度来实现激光频率调谐，称为温度调谐。图3是上述晶体在同样泵频下的温度调谐曲线。常用的参量振荡晶体还有碘酸锂、铌酸锂等等。

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