[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 非线性光子晶体中温度依赖级联频率转换的魔幻交叉点

摘要： 在本研究中，我们基于二维周期性极化钽酸锂（2D-PPLT）方形晶格结构，探究了非线性光子晶体中级联参量产生的温度依赖性。在建立光学参量产生（OPG）[1]的多组同步频率转换后，发现信号光(ω?)、闲频光(ω?)与泵浦光的相互作用会进一步引发二次谐波产生（SHG）、和频产生（SFG）及差频产生（DFG）等级联非线性过程。后者表明在绘制非线性相互作用随温度变化曲线时存在所谓的"魔幻"交叉点。我们采用周期8.52μm、填充因子38%的二维PPLT方形晶格，晶体长度2cm、厚度0.5mm，使用峰值功率80kW、脉宽0.5ns的532nm脉冲绿光泵浦。在T=110°C晶温下测得的级联频率转换光谱显示10个波长峰：393nm、402nm、518nm、532nm、548nm、787nm、820nm、1518nm、1576nm和1642nm。更重要的是，当将参量产生波长映射为样品温度函数时（图1.a），在T=64°C处观察到有趣现象——四组波长在ω=399nm(λ?2)、532nm(λ?2)、798nm(λ?2)和1596nm(λ?2)处交汇。通过改变晶温可实现参量非线性光学过程在简并与非简并态间的切换。此外，这为通过二维非线性晶体中的参量下转换产生具有可控光谱特性的纠缠光子提供了新途径[2]。我们利用晶体折射率的Sellmeier方程评估温度对准相位匹配（QPM）参量过程的影响。研究表明必须谨慎采用文献报道的Sellmeier方程参数，微小的系数变化可能导致对实验数据的重大误解及高效QPM频率转换器件的错误设计，该效应在考虑级联非线性相互作用时影响更为显著。