一维与二维铁电体超晶格中若干倍频效应的研究

【摘要】本文以同成分钽酸锂晶体为例,研究了若干铁电晶体中的非线性光学过程。以二倍频发生为主线,阐释了近年来相关领域中的热点问题,主要包括：体块材料中非线性切伦科夫辐射,弹性散射准相位匹配锥形辐射,局域准相位匹配等效应。全文内容如下——前言部分由第一章与第二章构成,这一部分对目前基于各类相位匹配模式下的激光倍频过程作一概览。其中第一章给出本论文总的研究背景,第二章则简介了铁电晶体钽酸锂的晶体基本线性光学属性以及与激光倍频过程相关的非线性系数张量属性,同时详述了铁电极化样品的制备流程,和准相位匹配理论基础,为后续章节作一铺垫,方便本论文自成体系。后续章节围绕其中与论文作者研究相关的三个方向给出较为细致的讨论。第三章从简介非线性切伦科夫辐射概念及其成因入手,利用时空限域平面波模型导出了体块材料中的非线性切伦科夫辐射空间角谱分布条件,以及在基波激发的非线性极化相位纵向调制情况下的非线性切伦科夫辐射空间角谱条件；并从该模型得出了非线性切伦科夫辐射与二维非共线准相位匹配之间的关联。通过实验验证了前述的空间角谱。第四章概述了弹性散射锥形辐射当前的研究状态,鉴于弹性散射锥形辐射与切伦科夫辐射在空间分布上有相似性,本章尝试对两者之间的异同进行了一些讨论。本章特别针对高阶弹性散射作了实验和理论探索,在现有弹性散射准相位匹配规律下,导出了弹性散射倍频锥形辐射投影曲线族的代数方程,并导出了该过程中的有效非线性系数。另外,通过实验观察了一维和二维周期结构的弹性散射准相位匹配倍频高阶效应,尤其是在二维铁电体超晶格中发现了高阶弹性散射下准相位匹配锥形辐射的包络效应——即在高阶情形,弹性散射准相位匹配往往不能输出空间上可观测的单个或分立的多个锥形辐射,而是给出由各高阶倒格矢参与下的准相位匹配锥形辐射的空间包络,这一现象在各类铁电体超晶格实验现象中比低阶弹性散射更具普遍性。由于高阶效应同时可匹配的模式较多,文中发明了矢量球壳法统一对一维与二维铁电体超晶格中的弹性散射准相位匹配从整体上进行了较为细致的分析预测。利用此方法,我提出了“一切共线入射于非线性超晶格中的基波实现的共线准相位匹配或非共线准相位匹配过程都是弹性散射准相位匹配过程的特例”的这一论断,并通过实验确证；同时基于此方法,我设计了高阶弹性散射的旋转动力学实验,该旋转方式可以为铁电畴结构探测提供更多的倒格矢分量,给出了利用激光倍频方式精确解析厘米级尺度铁电体超晶格微观畴结构的新思路。本章还讨论并验证了旋转过程中的锥形光束存在的简并现象。第五章重点描述了局域准相位匹配理论,并通过对局域准相位匹配理论生成的毫米及尺度的畴结构进行快速傅里叶变换获得其倒空间结构,从而对局域准相位匹配理论进行了二次发现,指出局域准相位匹配理论中的倍频单点聚焦是由于样品结构倒空间中对应传统准相位匹配的倒格矢存在连续横向展宽造成的,且这些展宽倒格矢都处于非线性Ewald球上。在总结该方向工作的基础上,提出了将散点局域准相位匹配推广至准连续形式的线或面的局域准相位匹配,并提出一个简单的倍频缩束的设想。本章最后总结了目前局域准相位匹配理论可能存在的不足和一些可行的改进方向。第六章总结本论文工作,并指出了目前与本论文相关的铁电体超晶格中可能开展的和正在进行的非线性频率转换效应方面的一些工作。
【作者】璜塃；
【导师】朱永元；
【作者基本信息】南京大学，凝聚态物理，2013，博士
【关键词】钽酸锂；准相位匹配；非线性切伦科夫辐射；锥形光束；随机相位匹配；矢量球壳法；局域准相位匹配；傅里叶变换；

【参考文献】
[1]曹俊章.伺服阀前置级射流流场的气穴仿真与试验研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[2]顾雄.上海市农业技术推广体系发展研究[D].南京农业大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[3]雷强.西方经济理论研究中的理性主义与非理性主义[D].内蒙古财经大学,政治经济学,2012,硕士.
[4]杨亮,周娅.C4.5改进算法及其在客户价值分析上的应用[J].桂林电子工业学院学报,2005,03:52-55.
[5]肖德昶.从文字时代的“文学自觉”到图像时代的“新文学自觉”[D].温州大学,文艺学,2012,硕士.
[6]王颖.论我国刑事法律援助制度的完善[D].广东财经大学,诉讼法学,2014,硕士.
[7]邵俊翔.金秀大瑶山金秀村茶山瑶头饰艺术在数字化当中运用[D].广西艺术学院,艺术设计（专业学位）,2014,硕士.
[8]高凤莲.农田土壤水分时空变异特征及水量平衡分析[D].中国农业大学,土壤学,2004,硕士.
[9]李欢.少子化时代中美家长育儿态度对比研究[D].南京师范大学,学前教育学,2012,硕士.
[10]郑毅.超声波三维测风系统的开发[D].兰州理工大学,控制工程,2014,硕士.
[11]田灵江.解析娄邑小区的景观设计[J].城市开发.2004(08)
[12]余翠.基于不同分子—电极耦合方式的电子输运理论研究[D].南京大学,2011.
[13]孙明志.长春地铁车站多工法施工关键技术数值模拟研究[D].吉林大学,道路与铁道工程,2014,硕士.
[14]路月仙.基于GIS的长江口滨岸潮滩环境信息查询系统开发与应用[D].华东师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[15]张登高.飞速发展中的复合材料及其应用[J].高科技与产业化.1996(01)
[16]辛飞.建筑节能在项目中全过程管理[D].安徽建筑大学,材料学,2013,硕士.
[17]刘龙旗.论中学阅读教学的文化熏陶[D].湖南师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[18]周亚东.商业性债转股流程中法律问题研究[D].西南政法大学,民商法学,2012,硕士.
[19]高荣新.一类有限非齐次Markov链的强极限定理及其应用[D].湖北大学,概率论与数理统计,2012,硕士.
[20]陶冶.电动葫芦单梁桥式起重机的参数化设计及有限元分析[D].太原科技大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[21]易田龙佳.中端婚礼服市场的现状与发展探析[D].浙江理工大学,服装艺术设计（专业学位）,2014,硕士.
[22]梅庭军.概念整合理论视角下英文经济语篇中的隐喻研究[D].江西财经大学,英语语言文学,2013,硕士.
[23]叶佳美.155例白癜风病因学调查及导师临床治疗经验[D].北京中医药大学,中医外科学,2013,硕士.
[24]崔鹏.以心托物以物观心[D].首都师范大学,美术学,2014,硕士.
[25]周梦舟.以秀丽隐杆线虫筛选抑制产肠毒大肠杆菌的益生菌及其作用机理[D].江南大学,食品科学,2014,博士.
[26]康晶晶.外国银行在华投资问题研究[D].河北经贸大学,经济制度变迁与经济发展史,2012,硕士.
[27]白泽.吉林省白城市吉鹤宾馆产权转让纠纷案评析[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[28]毕恺韬.适用于抽水蓄能机组的SCR静止变频器控制策略研究[D].哈尔滨工业大学,电机与电器,2014,硕士.
[29]许婷婷.安徽广播电视台节目研发人员激励机制改进研究[D].安徽大学,工商管理,2014,硕士.
[30]萨仁图雅.蒙古族中小学语文教科书改革探究[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[31]姜虹.基于兴趣度的增量数据挖掘算法的研究[D].河海大学,2002.
[32]栗晓光.支架式教学模式在高中物理概念教学中的应用研究[D].西北师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[33]杨松.用优化操作参数的方法降低芳烃抽提过程中丁烷的消耗量[D].沈阳工业大学,电气工程,2003,硕士.
[34]李黎.沧州名人植物园景观特色分析研究[D].西北农林科技大学,风景园林,2012,硕士.
[35]杨锦.游离足底内侧静脉皮瓣修复手指皮肤软组织缺损的临床研究[D].浙江大学,外科学,2013,硕士.
[36]张雁飞.山东省炼油工业清洁生产现状调查与评价[D].山东大学,环境科学与工程,2013,硕士.
[37]李培岭.高b值扩散加权成像在胶质瘤中的应用研究[D].川北医学院,影像医学与核医学,2013,硕士.
[38]孙玉英.几何画板与高中数学教学整合的应用[D].聊城大学,学科教学,2014,硕士.
[39]薛庆华.铣削淬硬45钢和40Cr钢的刀具寿命可靠性研究[D].山东大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[40]谢超.既有线上棚洞施工的接触网改造方案研究[D].西南交通大学,车辆工程,2013,硕士.
[41]孙彤.活性炭纤维吸附和解吸中的数据挖掘技术[D].辽宁工程技术大学,2004.
[42]钟华.综合决策支持系统[J].国防科技,2002,05:29.
[43]冯丽,邱家驹.粗糙集理论及其在短期电力负荷预测中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2004,06:60-63.
[44]赵明.我国预算公开法律制度研究[D].安徽大学,经济法学,2013,硕士.
[45]崔尚华.版画符号语言研究[D].内蒙古师范大学,美术教育,2012,硕士.
[46]付安安,张庆武,高剑,王莉,何向明.锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展[J].电源技术,2013,12:2239-2242.
[47]刘玉生,Gutmann,R.L..一种新的鲁棒自适应控制律[J].自动化学报,1990,04:289-296.
[48]陈世华,王兴青.“胶带”加“铅笔”夺诺贝尔物理学奖[J].新高考(高三理化生),2011,01:39-44.
[49]孙智超.汽车生产线物流及电气仿真研究与应用[D].南京航空航天大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[50]于强.杨昌济德育思想研究[D].西南大学,教育史,2014,硕士.