光学倍频的产生源于媒质在基频光波电场作用下的非线性极化现象。这种极化强度与光波电场的平方成比例，形成频率为基频两倍的振荡电偶极矩。基频光在介质中传播时，会激发一系列这样的电偶极矩，它们在空间中构成一个有序的偶极矩阵，每个偶极矩都会辐射频率为2的光波。这些光波之间的干涉是倍频光输出的关键。只有当它们的干涉加强时，才会产生有效的倍频光，这就需要满足位相匹配条件，即基频光和倍频光的波矢满足k(2) = 2k()。当两种光沿同一方向传播时，折射率的匹配是位相匹配的直接体现。
在实际应用中，常常利用晶体的双折射特性来实现这一条件。例如，在负单轴晶体中，通过选择特定的光偏振方向，使得基频光为寻常光，而倍频光为非常光。通过调整光波的传播方向与晶轴之间的角度，可以确保位相匹配的实现。
当满足位相匹配时，倍频光的功率密度与基频光的功率密度的平方成正比，与晶体的长度平方也成正比。同时，它还与媒质的二阶非线性极化率（即倍频系数）的平方成正比。因此，优化这些参数是提高倍频效率的重要手段。
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回答时间：2024-11-03 03:04
