无序介质中波前整形

二次谐波是一种非线性光学现象，指入射光波在通过特定介质时，其频率被加倍（即波长减半）的过程。这一效应由非线性极化响应引起，是激光技术、光学成像和量子光学中的重要工具。目录 基本概念 均匀和各向同性介质中 参考资料 *SHGAs shown below👇*基本概念非线性极化：当强激光（如脉冲激光）作用于非线性晶体（如BBO、KTP、LiNbO₃）时，介质的极化强度 P 不仅与电场 E 成正比，还包含高阶项： 其中 χ (2) 为二阶非线性极化率，直接主导二次谐波的产生。两个同频率（ω）的光子合并为一个频率为 2ω 的光子，满足能量守恒 2ℏω=ℏ(2ω)。二次谐波高效产生的关键条件是相位匹配，即基波和谐波在晶体中的传播相位一致. 除了在激光物理学中的许多应用外，二次谐波还为研究三维 （3D） 和二维 （2D） 晶体材料的对称特性提供了强大的工具[5–13]以及分子和生物结构。 *均匀和各向同性介质中有研究表明，即使在均匀和各向同性介质中，空间结构辐射也会产生二次谐波。 最近人们意识到 SHG 和通常的非线性波混合允许人们产生具有可控电磁场结构的光束。这种结构化辐射的突出例子是由具有不同偏振的光子组成的矢量光束或携带轨道角动量的扭曲光子束。最近的实验和理论研究表明，在红外和太赫兹范围内，结构化电磁场会产生直流电流，直流电流对斯托克斯偏振参数的局部梯度和光子的轨道角动量很敏感。扭曲光子束也有希望在磁性系统中产生和探测斯格明子和其他激发、超导体中的螺旋波和原子凝聚态中的涡态，研究原子的激发态，并操纵微米级和纳米级介电粒子。SHG 和相关非线性光结构的先前研究集中在具有破空间反转的系统，例如非中心对称晶体和超表面。在二维系统中研究的二阶非线性源于晶格的反转不对称性，包括二维晶体的特殊堆叠和扭曲的范德华异质结构，面内电流打破对称性或辐射斜入射处的面内光子波矢量、谷极化和有限大小系统中的边缘效果。 参考文献 [1] Gunyaga, A.A.Durnev, M.V.Tarasenko, S.A.Second harmonic generation due to spatial structure of radiation beam[J]. arXiv,2024,DOI:10.48550/arXiv.2408.03454. 来源：微波工程仿真