090325 2 准相位匹配
准相位匹配级联二阶非线性全光开关的研究
ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｏｆ ｓｕｍ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ－－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－－ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｕｎｄｅｒ ｑｕａｓｉ·－ｐｈａｓｅ－ｍａｔｃｈｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｉｎ ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ ｐｏｌｅｄ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｓｕｂｊｅｃｔ．Ｔｈｅ ａｌｌ－ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｏｆ ｓｕｍ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ—ｆｒｅｑｕｅｎｔｉａｌ－ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ（Ｚ‘２’：Ｚ‘２’）
为保证全光网业务的透明性，全光型光器件中，光开关的研究曰益成 为光通信领域关注的焦点。通信网络的发展为光开关的应用提供了新的要 求：即未来的全光通信网络需要全光开关，并且由全光开关构成的全光交 换机能完成信号路由功能以实现网络的高速率和协议透明性。全光开关以
光的形式控制光，可以摆脱目前光通信网络中光一电一光的繁琐变换，实 现宽带、高速、大容量的交换，满足全光通信网络的要求，并在网络通讯
ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ（ＰＰＬＮ）ｈａｖｅ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｍｕｃｈ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ
Ｗｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ－－ａｎ ａｌｌ—ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
shg的相位匹配条件
shg的相位匹配条件1.引言1.1 概述相位匹配是在光学中非常重要的概念。
在激光技术、光通信、光谱分析等领域中，相位匹配条件的实现对于光的传播和调控具有关键性的影响。
相位匹配条件是指在非线性光学效应中，通过调整光的波矢或折射率，使得不同频率的光在介质中传播时，相位速度保持一致的条件。
在这种匹配条件下，不同频率的光能够进行相互作用，从而实现一系列重要的光学过程。
对于二阶非线性光学过程，如二次谐波产生（SHG），相位匹配条件是其有效实现的关键。
在SHG过程中，通过将两个频率相互关联的入射光束输入到非线性晶体中，可以实现光频率的加倍。
然而，由于不同频率的光在晶体中的传播速度不同，如果不满足相位匹配条件，那么SHG的效率将会大大降低。
在实际应用中，为了满足相位匹配条件，可以通过选择合适的晶体材料、调整入射光束的入射角度或改变晶体的温度等方法来实现。
这些调控手段可以有效地使得不同频率的光在晶体中传播时，其相位速度保持一致，从而最大限度地提高二次谐波产生的效率。
相位匹配条件的实现对于光学器件的性能和效率有着重要的影响。
因此，在光学领域中，对相位匹配条件的研究是一个非常热门和重要的课题。
通过深入理解相位匹配条件的原理和调控方法，可以为光学器件的设计和应用提供有力的理论指导和技术支持。
本文将重点探讨SHG的相位匹配条件及其在光学领域中的应用。
接下来的章节将分别介绍相位匹配条件的基本原理、相位匹配条件的调控方法，以及未来相位匹配技术的发展趋势。
通过对这些内容的深入研究，我们可以更加全面地认识和理解相位匹配条件在光学中的重要作用，为光学器件的设计和优化提供有益的启示。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以这样编写：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将概述相关背景信息，介绍shg的相位匹配条件的重要性，并明确文章的目的。
接下来，在正文部分，将分别讨论第一个要点和第二个要点。
在第一个要点中，将详细介绍shg的相位匹配条件的基本原理、公式和模型，并给出实际应用中的示例。
相位匹配类型
相位匹配类型
哎哟，说起这相位匹配类型嘛，咱们得先从基础说起。
在咱四川，咱们叫这个叫“相位对应法儿”，咱得找准了相位，才能让波形们乖乖地叠加起来，像咱们四川的火锅，各种食材得配好了，才能煮出那麻辣鲜香的味儿。
然后咱们再到贵州看看，他们那儿可能叫这个为“相位配对法”，虽然名字稍有不同，但意思还是一样的。
就像贵州的酸辣粉，酸酸辣辣的，各种调料得配得恰到好处，才能让人吃得爽口。
再到陕西那边儿，他们可能会用更直白的话来说，比如“相位得对上”，就像他们吃的油泼面，面条得劲道，油得泼得刚刚好，那味道才正宗。
咱再说说北京那边儿，他们可能会说“相位得匹配得当”，就像他们吃的烤鸭，皮得烤得酥脆，肉得嫩滑，那才叫一个地道。
所以说啊，这相位匹配类型嘛，不管在哪个地方，都得找准了，才能做出好东西来。
就像咱们各地的美食一样，各有各的特色，但都得讲究个搭配得当，才能让人吃得满意。
这就是科学的道理，也是生活的智慧啊！。
准相位匹配PPKTP晶体连续倍频13mW绿光输出
1064
光 学 学 报 27 卷
维监控两种监控方法相结合 ,较好地实现了畴反转 的人为控制 ,研制出的器件在室温下进行光学倍频 通光 ,获得了单通倍频转换效率为 1. 35 %、归一化 转换效率为 1. 69 %/ ( W ·cm) 的连续绿光输出 ,接 近于理论最大值[3] 。
付伟佳1 于 建1 康玉琢1 倪文俊1 陈亚南1 桑 梅1 李世忱1 胡永岚2 师瑞泽2
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院 ,光电信息技术科学教育部重点实验室 , 天津 300072 2 中材人工晶体研究院 , 北京 100018
摘要 : 采用高压脉冲电场极化 ,通过电光效应实时监控 、倍频通光二维监控等手段的应用 ,制备出周期为 9μm 、长 为 8 mm 、宽为 3 mm 、厚为 1 mm 的周期极化 KTiO PO4 晶体 ( PP KTP) ;倍频通光实验中 ,当波长 1064 nm 的基频光 功率为 1 W 时 ,得到了功率为 13. 5 mW 的 532 nm 连续倍频绿光输出 ,单通倍频转换效率为 1. 35 % ,归一化转换效 率为 1. 69 %/ ( W ·cm) ,接近理论最大值 。 关键词 : 非线性光学 ; 准相位匹配 ; 周期极化 ; 倍频 ; PP KTP 晶体 中图分类号 : O437. 1 文献标识码 : A
1 引 言
准相位匹配 (Q PM) 可以通过多种手段来实现 , 目前最热门的方法是周期性极化反转铁电体材料中 的自发极化方向[1 ,2] 。理论上只要根据需要设计不 同的极化反转周期 ,就可以实现晶体透光范围内任 意波长的变换 。其中 , KTP 晶体具有矫顽场电压 (约为 2. 1 kV/ mm) 低 、光损伤阈值高 、非线性系数
基于准相位匹配技术的全光波长转换
基于准相位匹配技术的全光波长转换作者：鹿建江来源：《合作经济与科技》2010年第02期提要本文回顾了全光波长转换的研究历程,介绍了基于准相位匹配技术的全光波长转换技术研究的最新进展,着重介绍了基于准相位匹配技术的不同构型和不同二阶非线性效应下的波长转换方案的基本原理和实现方法,讨论了准相位匹配技术在全光波长转换过程中应用的意义和前景。
关键词:全光波长转换;准相位匹配;二阶非线性效应;单通构型;双通构型中图分类号:F49文献标识码:A一、引言众所周知,全光波长变换是WDM光网络中提供波长路由和波长再利用的关键技术。
它利用有限的波长资源,支持不同波长之间的连接,可以增强网络的重构能力和生存能力,提高网络的灵活性和效率。
波长转换器件的另一个重要用途是实现不同光网络间的波长匹配,可以把不同波长系列产品统一到同一波长标准上,实现网络间的通信。
随着对波长转换技术的研究,目前已有多种不同的技术用于实现全光波长转换。
基于半导体的全光波长变换器件由于非常紧凑所以很容易集成,并可以利用成熟的硅集成电路的制造方法,所以在实际当中基于半导体光放大器(SOA)的波长转换技术得到了较为广泛的应用。
根据实现原理的不同,这种波长转换器件可以利用交叉增益调制(XGM)、交叉相位调制(XPM)和四波混频三种效应来实现波长变换。
除此之外,利用光纤的非线性效应也可以实现波长转换。
目前,基于光纤中四波混频效应的波长转换器以及非线性光学环镜型波长转换器发展得很快,并且在复用、解复用、交叉连接等方面显示了广泛的能力。
但由于需要的光纤的长度很长(1-10km),基于光纤非线性效应的波长转换器在集成方面有较大的缺陷。
还有一种基于电吸收调制器中交叉吸收调制效应的波长转换技术在近几年来也得到了广泛的研究,不过此技术需要输入信号光的功率比较高,一般要求达到16-19dBm,因此器件的效率不高,而且长期在大功率情况下工作,可靠性也不高。
相对于上面介绍的波长转换技术而言,利用准相位匹配(QPM)技术也能够实现全光波长转换,且具有许多独特的优势。
第八讲相位匹配原理
z
k (II)
II m
y
对于正晶体（ ne no ）
I 类： e e o2 II类： o e o2
思考：对于负单轴晶体，倍频 光能不能是 o 光？
同样，对于正晶体，倍 频光能不能是 e 光？
第八讲 相位匹配原理和有效非线性系数
5
2、相位匹配角宽度
一、角相位匹配
ne2
m
L
4L no2
o
ne2
s
in
2
I m
k
2
C
ne2 no
ne2
cos2
no2
sin 2
ne2
1
数字例：若 o 1.06m L 5cm n no2 ne2 0.08
以上讨论仅限于理想平面波，实际中由于
• 光路调整偏离 m ；（即使是理想平面波）
• 坡印廷矢量偏离；（k 和 s 偏离）
• 高斯光束发散；
偏离波矢匹配条件使倍频效率降低，问题：偏离角 允许多大？
判据： kL
22
SHG
~
sin
c 2
kL 2
将k 在 m附近展开：
sin
2
I m
~1
计算得到
0.06mr（毫弧度）
若
mI
90 ，sin
2
I m
~
0，
可以很大
很小！！
第八讲 相位匹配原理和有效非线性系数
7
考虑坡印廷矢量的离散
一、角相位匹配
光轴 z
切线
光轴 z
电容式触摸屏单体可靠性测试技术规范V2.0
1.5. FPC 弯折测试................................................................... 15
1.5.1. 1.5.2. 1.5.3.
测试目的 .......................................................................................................15 测试条件 .......................................................................................................15 测试程序 .......................................................................................................16
华为机密，未经许可不得扩散
第 1 页,共 29 页
华为电容式触摸屏单体可靠性测试技术规范 V2.0
秘密
修订声明Revision declaration
本规范拟制与解释部门：终端系统测试部
本规范的相关系列规范或文件：
相关国际规范或文件一致性：
替代或作废的其它规范或文件：
相关规范或文件的相互关系：
本规范主要起草专家：刘春林 64905、刘方成00046492、王鹏00145008、柳
2010.0 6v1.1 讨论稿
邓小东 60023399
刘吉平64905
1）修改了意义和范围、简介、术语和 定义，增加了标准所适合的触摸屏种 类。 2）修订了钢球冲击的触摸屏分类，将 测试按TP大小和种类进行了区分，将 测试名称修订为“撞击测试” 3）挤压测试由10kgf静压修改为4.5 公斤的滚压 4）三点弯折测试修订为6pcs，每个样 品测试的结果都必须＞50Mpa 5)挤压测试、寿命测试、环境实验前 后明确了线性度和感应力的测量 6)低温储存温度修订为-30℃ 7)交变湿热湿度RH95%修订为RH90% 8）增加了软压测试方法 9）增加了电阻式和电容式触摸屏分类 测试方法 10）增加了外观检查具体要求参考华 为《DKBA2327-2009.6手机触摸屏镜片 外观检验规范》。 11）增加了术语和定义中电阻式触摸 屏上电电压要求为5V。
模式相位匹配条件
模式相位匹配条件
模式相位匹配条件是指两个波的相位差相等的匹配条件。
具体表达式为：两个波的相位差等于整数倍的2π。
若两个波的波形可以用简谐函数表示，分别为：
A1sin(ωt + φ1) 和A2sin(ωt + φ2)。
那么，模式相位匹配条件可以表述为：
(φ1 - φ2) = 2nπ，其中n为整数。
这个条件是为了保证两个波的振动在同一时间相位上重叠，从而形成干涉或共振现象。
在光学中，模式相位匹配条件经常用于描述非线性光学效应中的相互作用过程，如二次谐波产生、差频产生等。
需要注意的是，在实际应用中，由于波的传播过程中可能会发生非理想的影响，如衍射、散射等，所以涉及到模式相位匹配的实验设计和器件构造时，还需要考虑这些影响因素。
铌酸锂准相位匹配
铌酸锂准相位匹配
铌酸锂准相位匹配
铌酸锂准相位匹配是一种材料学领域中的新技术，在传感器和波长转换器等领域有着广泛的应用。
本文将从以下几个方面对铌酸锂准相位匹配的原理、特点和应用进行介绍。
一、准相位匹配原理
铌酸锂晶体由于其非线性效应在光学领域中有着重要的应用。
准相位匹配就是利用铌酸锂晶体的非线性斯格明-哥伦布效应实现的。
在准相位匹配中，铌酸锂晶体的极化方向和相速度匹配，使得谐波光和基波光的波矢量相匹配，实现谐波光的有效产生。
二、准相位匹配的特点
准相位匹配有着如下特点：
1. 可以实现高效率、宽带谐波产生；
2. 可以补偿波长转换器中的温度漂移；
3. 可以通过改变晶体的不同特性来实现不同波长的谐波生成；
4. 接收灵敏度高、信噪比好。
三、铌酸锂准相位匹配的应用
1. 激光测距传感器：利用铌酸锂晶体的非线性效应与红外激光进行交互，可以实现高精度、高静态分辨率的激光测距传感器。
2. 医学成像：通过铌酸锂准相位匹配可以实现多光子显微镜成像，成
像分辨率高、深度大。
3. 激光雷达：利用铌酸锂准相位匹配可以实现高速高精度的激光雷达，可应用于自动驾驶、环境监测等领域。
四、准相位匹配的局限性
准相位匹配虽然具有很多优势，但也存在一些限制，主要表现为：
1. 需要高质量的铌酸锂晶体，制备成本高；
2. 受晶体材料本身性质的限制，谐波光的波长范围有一定局限。
三、结论
铌酸锂准相位匹配是一种高效率、高精度的技术，可以应用于光学传
感器、波长转换器、光学通讯等领域。
虽然有着一定的局限性，但随着技术的发展，铌酸锂准相位匹配还有着广阔的发展前景。
天线调试匹配方法[精选]
![天线调试匹配方法[精选]](https://img.taocdn.com/s3/m/fc7c5ee1b8f3f90f76c66137ee06eff9aef849e1.png)
天线调试匹配方法[精选]第一篇：天线调试匹配方法[精选]通常对某个频点上的阻抗匹配可利用SMITH圆图工具进行, 两个器件肯定能搞定, 即通过串+并联电感或电容即可实现由圆图上任一点到另一点的阻抗匹配, 但这是单频的。
而手机天线是双频的, 对其中一个频点匹配,必然会对另一个频点造成影响, 因此阻抗匹配只能是在两个频段上折衷.在某一个频点匹配很容易，但是双频以上就复杂点了。
因为在900M完全匹配了，那么1800处就不会达到匹配，要算一个适合的匹配电路。
最好用仿真软件或一个点匹配好了，在网络分析仪上的S11参数下调整，因为双频的匹配点肯定离此处不会太远。
，只有两个元件匹配是唯一的，但是pi 型网络匹配，就有无数个解了。
这时候需要仿真来挑，最好使用经验。
仿真工具在实际过程中几乎没什么用处。
因为仿真工具是不知道你元件的模型的。
你必须要输入实际元件的模型，也就是说各种分布参数，你的结果才可能与实际相符。
一个实际电感器并不是简单用电感量能衡量的，应该是一个等效网络来模拟。
本人通常只会用仿真工具做一些理论的研究。
实际设计中，要充分明白Smith圆图的原理，然后用网络分析仪的圆图工具多调试。
懂原理让你定性地知道要用什么件，多调是要让你熟悉你所用的元件会在实际的圆图上怎么移动。
（由于分布参数及元件的频率响应特性的不同，实际件在圆图上的移动和你理论计算的移动会不同的）。
双频的匹配的确是一个折衷的过程。
你加一个件一定是有目的性的。
以GSM、DCS双频来说，你如果想调GSM而又不太想改变DCS，你就应该选择串连电容、并联电感的方式。
同样如果想调DCS，你应该选择串电感、并电容。
理论上需要2各件调一个频点，所以实际的手机或者移动终端通常按如下规律安排匹配电路：对于简单一些的，天线空间比较大，反射本来就较小的，采用Pai型（2并一串），如常规直板手机、常规翻盖机；稍微复杂些的采用双L型（2串2并）：对于更复杂的，采用L ＋Pai型（2串3并），比如用拉杆天线的手机。
智能变电站光数字测试仪说明书
目录1. 前言 (1)1.1关于本说明书 (1)1.2安全须知 (1)1.3产品清单 (2)1.4责任声明 (3)2. 概述 (4)2.1功能说明 (4)2.2性能参数 (4)2.2.1基本性能 (4)2.2.2接收性能 (4)2.2.3发送性能 (5)3. 技术参数 (6)3.1环境条件 (6)3.2机械尺寸及重量 (6)3.3电源 (6)3.4电磁兼容性能 (6)4. 操作说明 (7)4.1外观布局 (7)4.1.1接口 (8)4.1.2指示灯 (8)4.1.3按键 (9)4.2开机关机 (10)4.2.1开机 (10)4.2.2HOME菜单 (10)4.2.3锁定 (10)4.2.4关机 (11)4.3主界面 (13)5. 系统设置 (14)5.1基本设置 (14)5.2连接管理 (14)5.3存储器 (15)5.4备份还原 (16)5.5关于 (17)6. 参数配置 (18)6.1基本参数 (18)6.2SMV发送 (19)6.3GOOSE发送 (25)6.4GOOSE接收 (31)7. 手动试验 (36)7.1扩展菜单 (37)7.1.1SMV映射表 (38)7.1.2开入映射表 (40)7.1.3通道品质 (41)7.1.4状态字 (41)7.1.5异常设置 (42)7.1.6显示开入量 (42)7.1.7设置 (43)7.1.8试验结果 (45)8. 状态序列 (49)8.1状态设置 (49)8.1.1故障计算 (52)8.1.2谐波设置 (53)8.2扩展菜单 (54)9. SMV接收 (56)9.1SMV探测 (56)9.2有效值 (57)9.3波形 (62)9.4相量 (63)9.5序量 (64)9.6功率 (65)9.7谐波 (66)9.8双AD (67)9.9核相 (68)9.10极性 (70)9.11MU延时 (71)9.12报文统计 (72)9.13报文监测 (74)9.13.1SCL配置与报文比较 (74)9.13.2报文录波 (74)10. GOOSE接收 (79)10.1GOOSE探测 (79)10.2实时值 (80)10.3变位列表 (82)10.4报文统计 (84)10.5报文监测 (86)10.6间隔监测 (88)11. 录波分析 (89)11.1录制报文 (89)11.2加载文件 (91)12. 对时 (92)12.1对时功能 (92)12.2授时功能 (93)13. 网络压力 (94)13.1网络压力测试 (94)13.2网络流量统计 (95)14. 光功率 (96)15. SCL编辑器 (97)15.1主界面介绍 (97)15.2SMV/GOOSE控制块信息视图区 (97)15.2.1SMV信息视图 (98)15.2.2GOOSE信息视图 (100)15.3导入SCL或SCX文件 (102)15.4导出配置 (103)15.5SMV/GOOSE信息另存为 (103)15.6SMV/GOOSE信息切换 (104)15.7编辑SMV/GOOSE 信息 (104)15.8查找IED (108)16. 使用示例 (109)16.1示例1——IEC60044-7/8报文发送及GOOSE动作信号接收（手动试验） . 10916.2示例2——通过交换机发IEC61850-9-2，收GOOSE信号（状态序列） (110)16.3示例3——接收IEC60044-7/8报文 (111)16.4示例4——接收IEC61850-9-1/2 报文 (112)16.5示例5——接收GOOSE报文 (113)1. 前言1.1 关于本说明书本说明书提供如何以安全的方式使用GDDT6000智能变电站光数字测试仪的准确信息，说明书中详细介绍了安全、规范的操作要领以及各种测量功能的使用流程，请您在使用协议前完整的阅读完本说明书。
090325 2 准相位匹配 (3)
m
dE20( x) i w
dx
n2c
m
Gmd33 E120
exp
i
2k1
k2
m
2
x
m 0 Not useful since
k2 k1
m 1 2k1 k2 2 Not useful because
k2 k1
m 1 2k1 k2 2 Phase matching is possible
离散角
tan sin 2m
准相位匹配优点
1、理论上，在晶体的整个透明范围内都能实现kQ 0 2、避免相互耦合光束的空间离散效应；
3、能利用到晶体的最大非线性光学系数；
4、允许采用非线性光学系数大的晶体； 5、调谐方便
PPLN （Periodically poled LiNbO3)
Review, 1962, 127(6):1918
z (3)
0
lc
2lc 3lc
4lc
5lc 6lc
x
(1)完k(全2w相) 位2匹k(配w，) (2)一失阶配准相位匹配（3）k 相 0位
铁电晶体，LiNbO3,MgO:LiNbO3,LiTaO3,KTP,RTA 周期性极化晶体: PPLN, PPMgLN,PPLT,PPKTP, PPRTA
0
deff 0
0
0
1
d
22
d31
0 d 22 d 31
0 0 d 33
0 d15 0
d15 0 0
d22 0 0
0 1 0 0Leabharlann 00
相位匹配资料重点
KDP晶体的折射率色散曲线 ne(),no(),ne(50.4o,)
to
线性极化率实部（折射率）与频 率关系
相位匹配技术途径 2、准相位匹配 ● 周期性极化（periodically-poled), 如 PPLN(LiNbO3)，PPKTP(KTiOPO4 磷酸氧钛钾）， PPRTA(RbTiOPO4 磷酸氧钛铷)等铁电材料； ● 取向图案(orientation-patterned), OP-GaAS, OP-GaP, 针对无中心反演对称性的立方晶系材料
A
B
C
D
no 2.259 276 0.010 089 56 0.012 942 625 13. 005 22 ne 2.132 668 0.008637494 0.012 281 043 3.227 992
e
2 y
ez2
0
1 n2
1
xx
1 n2
1
yy
1 n2
1
zz
z
k
波法线菲
sin cos
涅尔方程
e
sin sin
cos x
y
sin2 cos2 sin2 sin2 cos2
0
1 n2
1 nx2
1 n2
1 ny2
1 n2
1 nz2
光波波矢在相对介电 主轴上的投影
单轴晶体非常光(e光）折射 率与光波传播方向关系
xx
yy
zz
xx
0
0
xx
0
0
xx 0 0
立方晶系各向同性 （GaAs, YAG)
0
xx
0
0 0 zz
0 0 xx
准相位匹配技术及其应用研究的开题报告
准相位匹配技术及其应用研究的开题报告一、研究背景和意义在现代通信技术中，数字信号处理技术被广泛应用。
其中准相位匹配技术是一种用于数字通信中相干解调的重要技术。
准相位匹配技术能够对接收到的信号进行相位校正，从而恢复出发送端传输的信号，并正确解码。
这种技术在数字通信、光纤通信、宽带通信等领域都有广泛应用。
目前，准相位匹配技术已被广泛研究和应用。
然而，由于通信信道的复杂性和噪声干扰的存在，准相位匹配技术的性能仍需要进一步提升和完善。
因此，对准相位匹配技术的研究具有一定的理论和应用意义。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是准相位匹配技术及其应用。
具体研究方法包括理论分析、数值仿真以及实验验证。
具体研究内容包括：1. 准相位匹配技术的原理和基本流程。
2. 准相位匹配技术的常见问题和挑战。
3. 准相位匹配技术的性能分析和优化。
4. 准相位匹配技术的应用研究，包括数字通信、光纤通信、宽带通信等领域。
5. 准相位匹配技术在实际应用中的验证和评估。
三、预期研究成果本研究的预期成果包括：1. 对准相位匹配技术的原理和流程进行深入的理论研究。
2. 对准相位匹配技术在数字通信、光纤通信、宽带通信等领域的应用进行探究。
3. 提出一套可行的准相位匹配技术优化方案。
4. 通过实验验证，在实际应用中评估准相位匹配技术的性能和有效性。
四、研究的意义和价值准相位匹配技术是数字通信领域中相干解调的重要技术，具有广泛的应用前景。
本研究对准相位匹配技术的原理和性能进行深入研究，可以提高准相位匹配技术在数字通信、光纤通信、宽带通信等领域的应用能力，为相关领域的研究和应用提供有力的技术支持。
相位匹配
§2.5 相位匹配在三波非线性耦合波方程中，相位失配因子312k k k k ∆=--起重要作用。
若0k ∆=非线性相互作用就会得到增强；若0k ∆≠，三波相互作用则会减弱。
为获得强的非线性光学过程，通常希望0k ∆=，此称相位匹配条件。
如何满足相位匹配条件，是实用中需要解决的关键问题之一。
一般情况下，三波非线性相互作用发生在介质的透明区，即介质与光场无能量交换，此时三波应满足能量守恒定律和动量守恒定律。
123123,k k k ωωω+= += (2.5.0-1)这里动量守恒就是相位匹配条件0k ∆=，若三波共线传播，相位匹配条件为312123n n n λλλ+= (2.5.0-2)本节主要讨论实现相位匹配的方法，包括利用晶体双折射的角度相位匹配，晶体折射率对温度较敏感的温度相位匹配，将铁电畴晶体极化方向进行周期性反转的准相位匹配方式。
2.5.1 晶体的菲涅尔法线方程设光波为单色平面波，电位移矢量D 、电场矢量E 和磁场强度H 表示为：()()()000i k e r t i k e r t i k e r tD D eE E eH H eωωω⋅-⋅-⋅-=== (2.5.1-1)式中：e 为波矢方向上的单位矢量，上式代入Maxwell 方程组0B H E t tDH t μ∂∂∇⨯=-=-∂∂∂∇⨯=∂ (2.5.1-2)相当于用i ω-置换t ∂∂，用ike 置换算符∇，并利用n k cω= 0ce E Hnce H Dnμ⨯=-⨯= (2.5.1-3)消去H ，并利用2001c με=()()()202020D n e e En e e E Ee e n E e e E εεε=-⨯⨯⎡⎤=-⋅-⋅⎣⎦⎡⎤=-⋅⎣⎦(2.5.1-4)上式是Maxwell 方程组的直接推论，决定了电磁波在晶体中的传播性质，是描述晶体光学性质的基本方程。
()()1001rD E E εχεε=+= (2.5.1-5)()1χ是一个对称张量，因而晶体的相对介电张量r ε也是一个对称张量，经过主轴变换后的介电常数张量是对角张量，0000xx r yyzz εεεε⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭ (2.5.1-6) ,,xx yy yy εεε称为相对主介电常数。
090325 2 准相位匹配
lithium
niobate oxygen
+z
-z
铁电LiNbO3晶体畴反转定性描述图
O-Ring
Liquid Insulator Electrolyte Conductor (Photoresist) (Metal) LiNbO3 Sample +z
O-Ring LiNbO3 Sample
+z
d 33 - d 33 d 33 - d 33 d 33 - d 33 z
sin D d 33
1 D 2
17pm/V
准相位匹配优点
1、理论上，在晶体的整个透明范围内都能实现 2、消除空间离散效应； 3、能利用到晶体的最大非线性光学系数； 4、允许采用非线性光学系数大的晶体； 5、调谐方便
L
离散角a
d
w
La
a
tan a sin 2m
2w
准相位匹配优点
铁电畴晶体，LiNbO3,MgO:LiNbO3,LiTaO3,KTP,RTA 周期性极化晶体: PPLN, PPMgLN,PPLT,PPKTP, PPRTA
周期性极化晶体的制备
晶体不同极化周期图样
Optics Letter 2008 南京大学
PPLN with a 6.5-mm domain period.Samples that were 53 mm long and 0.5 mm thick were obtained with this process for single-pass cw 1064-nm Nd:YAG second-harmonic generation. These samples exhibited 78% of the ideal nonlinear coefficient, had a measured conversion efficiency of 8.5%yW in the low-power limit, and produced 2.7 W of cw 532-nm output with 6.5 W of cw input, which corresponds to 42% power conversion efficiency.
090323 相位匹配
2ω
ω
0.000 -0.002 -0.004 -0.006 -0.008 -0.010 -0.012 250 300 350 400 450 500
Temperature /K
z
ne
e光 偏振方向
光轴
Refractive
2.5
T=358K
0.532µm
2.4 2.3 2.2 2.1 0.2
no ne
1 cos 2 θ sin 2 θ = 2 + 2 2 ne (θ m , 0.532 ) no ( 0.532 ) ne ( 0.532 )
1 cos 2 θ sin 2 θ = 2 + ne2 (θ m ,1.064 ) no ( 1.064 ) ne2 ( 1.064 )
n = A + B / ( λ − C ) + Dλ
0
Wavelength /µm
KDP晶体的倍频（1.064µm→0.532µm)双折射相位匹配 晶体的倍频（ 晶体的倍频 µ µ 双折射相位匹配
ne (θ ,2ω ) no (2 ω )
z 光轴 k
s
θ
α
x,y
no ( ω ) n e (θ , ω )
折射率椭球
L ω α
d 2ω
Lα
离散效应
离散角
在相位匹配 ∆k = 0 条件下， 条件下， 二次谐波产生过程效率最高； 二次谐波产生过程效率最高； 条件下， 而相位失配 条件下， ∆k ≠ 0 二次谐波产生过程效率大大 降低
I 2ω
∆kL sin 2 ∝ 2 ∆kL 2
2
1.0 0.8
I2ω(a.u.)
ε xx ≠ ε yy ≠ ε zz
相位匹配及实现方法
相位匹配及实现方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1相位匹配及实现方法实验证明，只有具有特定偏振方向的线偏振光，以某一特定角度入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度入射时，则倍频效果很差，甚至完全不出倍频光。
根据倍频转换效率的定义 ωω2ηP P =， （15）经理论推导可得2ω222)2/()2/(sin ηE L d k L k L •••∆•∆•∝。
（16）η与L∙∆k/2关系曲线见图1。
图中可看出，要获得最大的转换效率，就要使L∙∆k/2＝0，L 是倍频晶体的通光长度，不等于0，故应∆k ＝0，即0)n n (422121=-λπ=-=∆ωωk k k ， （17）就是使ωω=2n n ， （18）n ω和n 2ω分别为晶体对基频光和倍频光的折射率。
也就是只有当基频光和倍频光的折射率相等时，才能产生好的倍频效果，式（18）是提高倍频效率的必要条件，称作相位匹配条件。
由于v ω＝c/n ω，v 2ω＝c/n 2ω，v ω和v 2ω分别是基频光和倍频光在晶体中的传播速度。
满足（18）式，就是要求基频光和倍频光在晶体中的传播速度相等。
从这里我们可以清楚地看出，所谓相位匹配条件的物理实质就是使基频光在晶体中沿途各点激发的倍频光传播到出射面时，都具有相同的相位，这样可相互干涉增强，从而达到好的倍频效果。
实现相位匹配条件的方法：由于一般介质存在正常色散效果，即高频光的折射率大于低频光的折射率，如n 2ω―n ω大约为10－2数量级。
∆k ≠0。
但对于各向同性晶体，由于存在双折射，我们则可利用不同偏振光间的折射率关系，寻找到相位匹配条件，实现∆k ＝0。
此方法常用于负单轴晶体，下面以负单轴晶体为例说明。
图2中画出了晶体中基频光和倍频光的两种不同偏振态折射率面间的关系。
图中实线球面为基频光折射率面，虚线球面为倍频光折射率面，球面为o 光折射率面，椭球面为e 光折射率面，z 轴为光轴。
相位匹配技术及其在压制OBN地震鸣震中的应用
相位匹配技术及其在压制OBN地震鸣震中的应用陶建;李斌;周夏婉【摘要】通过对比海底节点(OBN)地震水检数据(P)和陆检数据(Z)的相位差,将相似系数准则改进并引入到OBN水陆检数据相位匹配中,从而消除两种检波器数据的相位差异;在频率匹配的基础上,用匹配滤波方法对陆检数据进行振幅匹配,之后进行双检数据PZ合并以压制海底鸣震.经理论模型测试和实际资料处理,表明改进的相似系数法可以快速、准确地校正陆检数据的相位差,PZ合并压制鸣震取得了较好的效果.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2019(043)002【总页数】6页(P380-385)【关键词】海底节点地震(OBN);水陆检数据;相位匹配;鸣震压制【作者】陶建;李斌;周夏婉【作者单位】长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安 710054;中石化海洋石油工程有限公司上海物探分公司,上海 201208;长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P631.40 引言在海底节点地震(OBN)采集的四分量数据中，检波器接收到的地震波，除了一次波外，还有经过海面反射产生的下行波，通常称之为鬼波(鸣震)。
鬼波在地震记录中往往会使有效波与多次波同相轴互相影响甚至出现虚假同相轴的情况。
因此，非常有必要寻找一种行之有效的方法来消除地震资料中的鬼波。
1989年，Barr等[1]首次提出了双检合成技术消除鬼波的方法，其基本原理是由于速度检波器响应是地震波场传播引起的质点振动速度，而压力检波器响应是通过水压产生的压缩或膨胀作用，故压力检波器接收的信号是标量，没有正负，速度检波器接收的信号是矢量，因而两种检波器对下行鬼波的响应极性相反，而上行有效反射波的极性相同，利用这一特征可以将速度检波器与压力检波器接收的记录合成达到压制鸣震的效果。
事实上，因为两种检波器在制造结构上有差异以及所接收物理量的不同，二者在理论上存在90°相位差，在振幅上也存在很大的差别，虽然在出厂时可能经过相位调校，但在实际海洋环境下所接收到的信号，其振幅、相位、频率均存在差异，故直接合成进行振幅标定求和难以有效地压制鬼波。
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要使
k 0
2 极化周期 L m k2 - 2k1
准相位匹配：这种不是通过改变晶体双折射条件，而是通过周 期性畴反转实现相位匹配的方法，称为准相位匹配。
周期性极化准相位匹配应用到LiNbO3（PPLN）
ne (1 1.064μm) 2.156 ne (2 0.532μm) 2.234
2 k 2k1 - k2 m L
k2 k1 m 0 Not useful since m -1 2k1 - k2 - 2 L Not useful because
k2 k1
m 1 2k1 - k2 2 L
Phase matching is possible
2006 Optics Express 14(22)
The MgO:LiNbO3 samples of 6.95-mm domain period,and 50% duty cycle . A maximum power of 1.18 W at 531 nm with 16.8% conversion efficiency is a 2mm-thick, 25-mm-long MgO:LiNbO3 crystal; efficiency are 1.38 W and 19.6%, respectively,. 2004 Optics Letter
sin D d 33
1 D 2
17pm/V
准相位匹配优点
1、理论上，在晶体的整个透明范围内都能实现 2、消除空间离散效应； 3、能利用到晶体的最大非线性光学系数； 4、允许采用非线性光学系数大的晶体； 5、调谐方便
L
离散角a
d
w
La
a
tan a sin 2m
2w
准相位匹配优点
准相位匹配
Quasi phase matching
Lc
k
Lc
k
z
x
I 2w Ps
J.A. Armsgtrong, “Interaction between light waves in a nonlinear dielectric,” Physical Review, 1962, 127(6):1918
d 33 27pm/V
I II d eff d15 sin - d 22 cos sin 3 d eff d 22 cos 2 cos 3
a2 w
d eff 0 0 0 1 - d 22 d 31 0 0 0 1 0 d 33 d 33 0 d 22 d 31 0 0 d 33 0 d15 0 d15 0 0
aw aw
0 0 - d 22 1 0 0 0 0 0
准相位匹配优点
1、理论上，在晶体的整个透明范围内都能实现 kQ 0 2、避免相互耦合光束的空间离散效应； 3、能利用到晶体的最大非线性光学系数； 4、使采用非线性光学系数大的晶体制作非线性
偏振方向
4 e e n2 0.532 - n1 1.064 9.23 103 cm-1 k2 - 2k1 1 1.064
一阶准相位匹配 极化周期 250C
e e e
2 L 6.8μm 2k1 - k2
dQ 2
一阶准相位匹配有效 非线性光学系数
光学器件成为可能；
5、调谐方便
准相位匹配 GaAs(deff=108pm/V)，
E. Lallier, M. Brevignon, and J. Lehoux, "Efficient secondharmonic generation of a CO2 laser with a quasi-phasematched GaAs crystal," Opt. Lett. 23, 1511-1513 (1998)
optimizing dQ
1
1 2 1 d 33 sin( D ) D d Q d 33 2
2
1 3 1 2 m 2 optimum for D , d Q d 33 4 4
相位失 配量
2 k 2k1 - k2 m L
二次谐波耦 合波方程
பைடு நூலகம்
dE2 x w 2 2 i eff E1 x e ikx k 2k1 - k2 dx n2c
基频波和倍频波光电场 振幅由复数转换到实数
1 E1 x E10 exp ik1 x c .c . 2 1 E2 x E20 exp ik2 x c .c . 2
d 33 d 33 x -d 33 x
0 xa a xL
L
d 33(x) d 33 a
L
d 33 x d 33
m -
Gm e iK m x
-d 33
b
极化率的周期性调制
2 Gm sin m D m x 2 Km m L a D （占空比） L
Orientation patterned GaAs
Pro. Fejer, Stanford University
lithium
niobate oxygen
+z
-z
铁电LiNbO3晶体畴反转定性描述图
O-Ring
Liquid Insulator Electrolyte Conductor (Photoresist) (Metal) LiNbO3 Sample +z
O-Ring LiNbO3 Sample
+z
d 33 - d 33 d 33 - d 33 d 33 - d 33 z
1、理论上，在晶体的整个透明范围内都能实现kQ 0 2、避免相互耦合光束的空间离散效应； 3、能利用到晶体的最大非线性光学系数； 4、允许采用非线性光学系数大的晶体； 5、调谐方便
PPLN （Periodically poled LiNbO3)
0 0 0 d15 0 • LiNbO3(铌酸 锂,Lithium niobate), - d 22 d 22 0 d15 0 简称LN晶体，三角晶 d15 d15 d 33 0 0 系，3m（C3v）点群， d15 5.45pm/V 负单轴晶体。透明范 围0.4~5.0 mm。 d 22 2.76pm/V - d 22 0 0
铁电畴晶体，LiNbO3,MgO:LiNbO3,LiTaO3,KTP,RTA 周期性极化晶体: PPLN, PPMgLN,PPLT,PPKTP, PPRTA
周期性极化晶体的制备
晶体不同极化周期图样
Optics Letter 2008 南京大学
PPLN with a 6.5-mm domain period.Samples that were 53 mm long and 0.5 mm thick were obtained with this process for single-pass cw 1064-nm Nd:YAG second-harmonic generation. These samples exhibited 78% of the ideal nonlinear coefficient, had a measured conversion efficiency of 8.5%yW in the low-power limit, and produced 2.7 W of cw 532-nm output with 6.5 W of cw input, which corresponds to 42% power conversion efficiency.
相干长度
(1) (2)
Ps Ps
Ps Ps
Ps z x
(3) 0
lc
2l c
3l c
4l c
5l c
6l c
(1)完全相位匹配，(2)一阶准相位匹配（3）相位 k 0 失配 k (2w) 2k (w)
铁电晶体，LiNbO3,MgO:LiNbO3,LiTaO3,KTP,RTA 周期性极化晶体: PPLN, PPMgLN,PPLT,PPKTP, PPRTA
极化场
1 (2) 2 2 ik1 x P (2w , x ) 0 d 33 ( x ) E10 e 2 1 2 2 ik1 x K m x 0 d 33Gm E10 e 2 m
dE20 ( x ) w 2 2 i Gmd33 E10 exp i 2k1 - k2 m L x dx n2c m