用淡紅銀礦石晶體進行紅外上轉換

Abstract

紅外上轉換（infrared up-conversion）是利用一束很強的雷射光當作光泵（pumpin -g wave ），藉著非線性物質的作用，將紅外訊號轉換成可見光（０．３左右），它 與二次諧波混合生成（second harmonic generation）一樣，都是非線性光學裡和頻 生成（sum frequency generation）或三波混合（three wave mixing ）的一個特例 。 本篇論文的內容著重在晶體的紅外上轉換。首先概略地介紹紅外上轉換的歷史與其優 點，其次探討了這個現象的理論結構，並說明相匹配（phase matching）對晶體紅外 上轉換的重要性，而且也介紹了淡紅銀礦石晶體（proustite AgAsS ）在各種不同情 況下相匹配角的計算，並於附錄中附上流程圖與程式。 而實驗部份則是利用一台可調式二氧化碳雷射當作紅外光源，脈衝式染料雷射當作光 泵，藉著一塊１㎜厚的淡紅銀礦石晶體的作用，將９．２－１０．７左右的紅外訊號 轉換成６３２０附近的紅光。此外，也觀察了上轉換的和頻波（sum frequency wave ）與光泵之間時間響應的關係，證明了紅外上轉換是一種即時（real time ）的過程 。並且測量了和頻波的極化。同時，觀察了相匹配角與光泵強度對和頻波輸出的影響 。以及在固定的相配角之下，測量光泵與紅外訊號可接受的波長帶寬（bandwidth ） 有多大。同時也測量了各種不同波長的紅外訊號的相匹配角。而此實驗所估計的量子 效率約為１．０４×左右，與理論值１．７５×相差不遠。