非线性光学与光子学：部分简并四波混频产生共轭波

前面已经指出，可以利用部分简并的四波混频产生后向相位共轭波，其特点是利用信号光和与其频率相同的一束泵浦光形成感应光栅，而用频率不同的另一束泵浦光读取该光栅进而产生与其频率相同的共轭波。表明这一原理可行的最早实验，是由Martin和Hellwarth于1979年首先报道的［30］。该实验如图8-15（a）所示，一台调Q的Nd：YAG信频激光器同时输出1 064 nm的基频光束和532 nm的倍频光束，而基频光束经过分光板后成为两束，其中一束通过一个多孔光阑后作为红外信号光束。两束红外光束同时重合入射到样品介质盒中，而波长为532 nm的可见光束则沿近似与红外泵浦光束相反的方向重合入射，则在三光束光强水平的适当安排下，可沿近似与入射红外信号光相反的方向上产生一可见共轭光束。图8-15（b）是入射红外信号光和新产生的后向可见共轭光的近场图照片，从中可看出红外信号光的图像信息被可见共轭光很真实地复制再现。图中两图像大小的表观差异，是由于信号光束具有轻微发散，而共轭光束具有轻微会聚因素所造成的。

图8-15　部分简并四波混频实验装置（a）以及前向1 064 nm信号光束和后向532 nm共轭光束的近场图照片（b）［30］

该实验考察了包括二硫化碳、丙酮、苯和水等在内的14种液体样品以及一种红外滤光玻璃样品。为考虑该实验情况下所使用的样品介质内全息光栅形成的物理机制，采用延迟的532 nm脉冲作读取光束，发现相位共轭波并不与入射信号波和泵浦波脉冲同时消失，而是具有长达几微秒的指数衰减时间，该时间与所假设的热致折射率变化所形成全息光栅的热扩散时间相同。

以后其他的实验，采用不同的非线性介质和折射率感应变化的共振增强效应，也实现了通过部分简并四波混频而产生后向相位共轭波［31～34］。此外，利用频率差与介质布里渊声频共振的四波混频，也能产生非简并的相位共轭波［35～38］。(www.xing528.com)

开展部分简并四波混频产生后向共轭波研究的科学价值在于：

（1）开辟了一种特殊的技术途径，将由一种波长的光束携带的信息转移到另一种波长的光束。

（2）在实现上述信息转移的同时，新光束还可获得放大。

（3）这一物理机制为后来进一步解释后向受激散射的相位共轭特性，提供了关键性的启迪。