近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室研究員朱健強、劉德安研究團隊在非線性光學頻率轉換相關技術方面取得研究進展。提出并實驗驗證了新一類相位匹配方法——電壓調諧相位匹配。相關研究成果發表在1月27日出版的《物理評論快報》[Phys. Rev. Lett. 118,043901, (2017)]上。論文的第一作者為博士生崔子健。審稿人對該論文給予了高度評價：“該論文的主題能夠引起科學家的廣泛興趣，得到的結果新穎、可靠，并有望在非線性光學領域開啟一個新的視角。”

　　電壓調諧相位匹配方法通過引入外電場，利用材料的線性電光效應實現相位匹配，以獲得最大轉換效率輸出，從根本上克服了高功率激光系統中轉換效率對角度、溫度、波長變化敏感的問題，靈活精確地調控電光材料的折射率，進而拓展了傳統非線性材料，甚至低雙折射和各向同性材料在非線性光學中的應用。

　　為了驗證這一新方法，該研究團隊設計了巧妙的原理驗證實驗。通過把線性電光效應和光波非線性相互作用過程同時應用在單塊DKDP晶體中，成功地演示了利用線性電光效應對光波之間非線性相互作用過程的操控，證明了該方法的可行性與有效性。

　　非線性光學頻率轉換技術極大地提高了激光在不同領域中的實用性，并在許多學科中表現出顯著的科研潛力。為獲得高效的頻率轉換，相互作用的光波之間滿足相位匹配是一個重要前提條件。由于材料存在色散，精確地補償色散導致的相位失配是實現高效頻率轉換所面臨的主要挑戰，科研人員也一直在嘗試用不同的方法來解決這一問題。盡管1962年N. Bloembergen等人提出了角度調諧與準相位匹配，1966年Hobden演示了溫度調諧相位匹配等技術方案，但目前實現相位匹配的方法仍然有較大局限。上海光機所研究團隊提出的電壓調諧相位匹配方法，不僅為設計新穎的非線性光學器件提供了新的途徑，也為進一步深入研究非線性光學相互作用提供了新的方向。

　　圖：(a)立方晶系材料折射率橢球；(b) 立方材料和(c)DKDP晶體電光效應折射率橢球變化；(d)電壓調諧DKDP晶體四次諧波產生。