1.2.3　非线性光学晶体——变频晶体

非线性晶体具有非线性光学效应，它可使激光的波长发生变化。激光晶体辐射的激光波长多为红外光，通过非线性晶体变频后能变为可见光。非线性晶体拓宽了激光波段，可使激光得到更有效的应用。比如红外激光经非线性晶体倍频后成为绿光，绿光可用于水下通信、光盘存储等方面。

非线性光学晶体最主要的用途就是对激光的倍频作用，产生二次谐波。二次谐波的发生有两种情形，一种是激光腔外倍频，一种是腔内倍频。国际上首次发现的激光倍频效应实验采用的就是腔外倍频，如图1-2所示。

图1-2　二次谐波发生示意图-腔外倍频

1966年Franken首次将红宝石晶体所产生的激光束入射到石英晶体，实验过程中发现两束出射光，一束是原来入射的红宝石激光，其波长为694.3nm；而另一束就是倍频光，其波长为347.2nm。当时，红宝石激光倍频的效率很低，只有10^-8。图1-3是激光腔内倍频实验装置简图。使用KTP晶体倍频YAG：Nd发出的红外激光，产生530nm的绿光，效率已接近100%。

图1-3　二次谐波发生示意图-腔内倍频

表1-2中列出了一些比较常用的非线性光学晶体。

表1-2　常用的非线性光学晶体　　

非线性光学晶体在性质上各有千秋，如KDP晶体易于生长，KTP的非线性系数高，AgGaSe₂晶体的透光波段宽，而CLBO具有优良的紫外激光倍频性能等。