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和頻產生

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和頻產生Sum-frequency generation, SFG) 是一種非線性光學的處理方法。這個現象主要是消滅兩個具有角頻率ω1及ω2光子,同時產生一個角頻率ω3的光子。就如同其他非線性光學的現象一般,SFG只會發生在符合下列條件的情況下:

光與物質於非對稱處發生交互作用(例如物質表面或分界面)

光具有高強度(通常使用脈衝雷射)。

和頻產生是一個「參數化過程英语Parametric process (optics)[1],意指參與過程的光子符合能量守恆,物質前後狀態不變。


和頻產生的一個例子是ω12=0.5ω3,此種狀況稱為二次諧波產生(二次諧波產生英语Second-harmonic_generation)。事實上,這是在實驗物理中最常見的一種和頻產生。這是因為在二次諧波產生的過程中,只有需要一個入射光束;但是如果ω1≠ω2,意即在實驗中,需要兩種不同能量的光束同時抵達,增加整個實驗安排的難度。實際上,「和頻產生」通常表示是ω1≠ω2這種比較少見的狀況。

為了得到更有效率的和頻產生,必須兩個入射光束要符合相位匹配(非线性光学[2]

上述中的 是這三個波在介質中的角波數(同時以上方程式表示動量守恆)。當越符合此種條件時,和頻產生將更有效率。附帶一提,當實驗者讓和頻產生發生的跨幅越長時,越能得到精準的相位匹配。 和頻產生的一些常見運用請參照和頻產生光譜(和頻光譜, sum frequency generation spectroscopy英语Sum_frequency_generation_spectroscopy

参考资料