光学混频

光学混频(photomixing)

定义:

两束或两束以上不同频率的单色强光同时入射到非线性介质后，通过介质的两次或更高次非线性电极化系数的耦合，产生光学和频与光学差频光波的现象。这一非线性光学效应和光学倍频效应产生的机理完全相同。

其实验装置如图，选用两种不同频率、不同线偏振状态的单色激光，经过一定的光学装置，以平行光束或聚焦光束的方式与非线性晶体光轴成一定的角度入射，通过晶体的出射光束再经过适当的分光装置，使不同频率成分的光束在空间上分离开，然后再对不同频率的光分别进行检测。在这类装置中，也常利用非线性晶体的双折射效应来补偿色散效应，以实现位相匹配，提高转换效率。

实验的历史最早的和频效应于1962年利用红宝石的6943Å激光谱线与高压汞弧灯发出的准单色辐射在KDP晶体中实现。在满足位相匹配的条件下，已在多种非线性光学晶体内实现了波长不同的激光辐射间的和频效应。借助和频效应可获得紫外、真空紫外波段的可调谐激光，并可借此探测红外辐射。利用金属蒸汽与惰性气体的混合物、纯惰性气体等气体介质的非线性高次奇次项，也可实现和频效应。

受位相匹配条件和信号透过率的限制，光学差频效应方面的实验研究尚不多。最初发现的差频效应是在1962年利用置于红宝石激光器谐振腔内的石英晶体，所观察到的红宝石的不同纵向振荡模式频率组分间的差频信号。其频率值为2.964千兆赫，在电磁波谱的微波区域内。差频效应是产生红外、特别是远红外波段的可调谐相干辐射的重要手段之一。可以利用差频效应，在光学中作频率测量，如测量气体激光器中两纵向模式之间的频差；在高分辨率光谱学中检测光频的变化；在光电子学中作外差接收。