非线性光学材料中的波长转换

21/25非线性光学材料中的波长转换第一部分非线性光学材料基本原理 2第二部分波长转换过程中的相位匹配条件 4第三部分准相位匹配技术及应用 8第四部分光参量放大器原理 10第五部分光参量振荡器调谐范围 14第六部分波导集成非线性器件 15第七部分超快时域波长转换机制 19第八部分非线性光学材料应用前景 21

第一部分非线性光学材料基本原理关键词关键要点【主题一】：非线性光学原理

*光的极化性：物质中带电粒子的运动可在电磁场的作用下发生有规则的位移，导致物质极化。

*非线性效应：当极化与电场强度之间的关系不是线性的（即极化项包含电场强度的二次及以上次方项）时，称为非线性效应。

*频率混合：非线性效应可将两种或多种不同频率的光波混合，产生新的频率分量（例如和频、差频、和参频等）。

【主题二】：二阶非线性效应

非线性光学材料基本原理

非线性光学的基本概念

非线性光学（NLO）是一种研究光与物质之间非线性相互作用的领域。在传统的线性光学中，材料的极化与电场强度呈线性关系。然而，在非线性光学中，当光与物质相互作用时，材料的极化会随着电场强度的增强而出现非线性行为。

非线性极化

非线性极化是一个描述材料中非线性光学响应的张量。它与电场强度的奇次幂成正比。对于各向同性材料，二阶非线性极化张量通常用以下形式表示：

```

```

非线性光学效应

非线性极化导致了各种非线性光学效应，包括：

*和频产生（SFG）：当两个不同频率的光子相互作用时，会产生一个具有这两个频率和的新光子。

*差频产生（DFG）：当两个不同频率的光子相互作用时，会产生一个具有这两个频率差的新光子。

*参量放大（OPA）：一个频率较低的光子（泵浦光）通过与一个频率较高的光子（信号光）相互作用，可以被放大。

*光参量振荡（OPO）：在一个非线性腔体内，泵浦光可以转化为一对信号光和闲置光，并持续振荡，产生具有特定频率的可调谐激光。

非线性光学材料

NLO材料是具有非线性极化的材料，它们可以产生非线性光学效应。NLO材料通常具有以下特性：

*高非线性极化率：材料的非线性极化率越高，它产生的非线性效应就越强。

*宽光谱透射：材料在广泛的光谱范围内具有良好的透射率，允许产生多种不同波长的光。

*高光学损伤阈值：材料可以承受高强度的激光照射，而不会发生光学损伤或热分解。

*低光波损耗：材料对光的吸收和散射较低，以实现有效的波长转换。

晶体材料

晶体材料是最常用的NLO材料。它们具有高度有序的原子结构，提供高的非线性极化率。常用的晶体材料包括：

*β-BaB2O4（BBO）

*KTiOPO4（KTP）

*LiNbO3（LN）

有机材料

有机材料也表现出非线性光学性质，但它们通常具有比晶体材料更低的非线性极化率。然而，有机材料具有易于加工和成本低的优点。常用的有机材料包括：

*聚二甲基硅氧烷（PDMS）

*聚碳酸酯（PC）

*聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

应用

NLO材料在光子学、激光技术和光通信等领域有广泛的应用，包括：

*波长转换：产生特定波长的光，用于光通信、光谱学和生物医学成像。

*光学参数放大器：放大光信号，提高光通信和激光系统的性能。

*光学开关和调制器：控制光波的强度、相位或偏振，用于光通信和光信号处理。

*激光器：产生特定波长或可调谐波长的激光，用于光纤通信、激光加工和科学研究。第二部分波长转换过程中的相位匹配条件关键词关键要点主题名称：非线性光学材料中的波长转换

1.非线性光学材料中，波长转换涉及相互作用光波的相位匹配。

2.相位匹配条件要求光波在材料中传播的有效折射率相等。

3.相位失配会导致光波产生相位不对称，影响波长转换效率。

主题名称：相位匹配的方法

波长转换过程中的相位匹配条件

在非线​​性光学材料中，波长转换过程（例如第二次谐波产生、差频产生和参量下转换）的有效性很大程度上依赖于相位匹配条件的满足。相位匹配确保了非线​​性极化的有效累积，从而导致高效的波长转换。

相位匹配类型

根据波长转换过程中涉及波的相对相位，有四种类型的相位匹配：

*临界相位匹配（CPM）：入射波和生成波之间的波矢矢量相等，相位差固定在0或π。

*非临界相位匹配（NCPM）：入射波和生成波之间的波矢矢量不完全相等，相位差随着传播距离而变化。

*双折射相位匹配（BRPM）：利用材料的双折射特性，使入射波和生成波具有不同的折射率，从而实现相位匹配。

*啁啾相位匹配（CMP）：使用具有啁啾（频率随时间或空间变化）光栅或周期性极化的材料来实现相位匹配。

相位匹配条件

对于给定的波长转换过程，相位匹配条件可以通过以下方程表示：

```

k_p=k_1±k_2

```

其中：

*k_p是生成波的波矢矢量

*k_1和k_2是参与波长转换过程的入射波的波矢矢量

对于不同的相位匹配类型，相位匹配条件的具体形式有所不同。

临界相位匹配

CPM发生在波矢矢量相等时。对于二次谐波产生，相位匹配条件为：

```

k_2ω=2k_ω

```

其中：

*k_2ω是二次谐波的波矢矢量

*k_ω是基波的波矢矢量

对于CPM，波长转换效率在称为相位匹配长度（L_pm）的特定传播距离内达到最大值。

非临界相位匹配

NCPM发生在波矢矢量不完全相等时。对于二次谐波产生，相位匹配条件为：

```

k_2ω≠2k_ω

```

对于NCPM，波长转换效率随着传播距离而波动。但是，通过使用具有特定折射率特性的非线​​性材料，可以在相当宽的波长范围内实现高效的波长转换。

双折射相位匹配

BRPM利用材料的双折射特性，即不同偏振态光的折射率不同。对于二次谐波产生，相位匹配条件为：

```

n_o(2ω)k_2ω=n_e(ω)k_ω

```

其中：

*n_o和n_e是基波和二次谐波的非常光和非常波的折射率

BRPM允许在宽带范围内实现相位匹配，并且不受双折射材料方向的影响。

啁啾相位匹配

CMP利用啁啾光栅或周期性极化材料来实现相位匹配。光栅或极化中的周期性变化导致波矢矢量随波长而变化。对于二次谐波产生，相位匹配条件为：

```

β_2ω(ω)=2β_ω(ω)

```

其中：

*β_2ω和β_ω是二次谐波和基波的波传播常数

CMP允许在非常宽的波长范围内实现相位匹配，并且不受材料的方向影响。

相位匹配对波长转换效率的影响

相位匹配条件对波长转换效率有显著影响。当相位匹配条件满足时，非线​​性极化可以有效地累积，导致波长转换效率最大化。偏离相位匹配条件会迅速降低波长转换效率。

因此，在设计波长转换装置时，至关重要的是要选择合适的相位匹配技术以确保高效的波长转换。第三部分准相位匹配技术及应用关键词关键要点主题名称：准相位匹配技术

1.准相位匹配(QPM)是一种克服非线性光学材料中相位失配的技术。

2.QPM通过周期性调制材料的非线性系数，使其相位匹配条件在宽光谱范围内得到满足。

3.QPM允许实现高效的波长转换，包括二次谐波产生、差频产生和参量放大。

主题名称：QPM材料制备

准相位匹配技术

原理

准相位匹配(QPM)是一种非线性光学技术，通过周期性极化非线性晶体来实现有效的波长转换。在传统非线性光学中，能量无法有效传递，因为相位失配导致光束强度随传播距离而快速振荡，削弱了非线性相互作用。

QPM通过引入周期性极化反转，将相位失配以可控的方式补偿。反转周期与光波的波长相匹配，从而在特定距离处实现相位匹配。这样一来，非线性相互作用可以持续发生，从而大幅提高效率。

应用

QPM技术在非线性光学领域有着广泛的应用，包括：

*光参量放大器(OPA)：QPMOPA具有高增益和宽谱带的可调性，用于产生可调谐激光的超短脉冲。

*光学参量振荡器(OPO)：QPMOPO是高功率、可调谐激光源，用于光学相干层析成像(OCT)和激光雷达等应用。

*光学频率转换器(OFC)：QPMOFC可将光的波长向上或向下转换，用于激光器频率的扩展和光谱分析。

*超连续谱源(SC)：QPMSC可产生宽带连续谱，用于光谱成像和光纤通信。

*全息摄影和激光微细加工：QPM材料用于产生相干光波，用于全息摄影、显微成像和激光微细加工。

优点

QPM技术具有以下优点：

*高转换效率

*宽带转换

*相位匹配优化

*相干输出

设计和表征

QPM材料的设计和表征是至关重要的，以优化其转换性能。关键参数包括反转周期、反转深度、晶体取向和光束极化。可以使用非线性光学表征技术，如光学谐波生成功率(SHG)测量和自斯托克斯拉曼散射(SRS)成像，来表征QPM材料的性能。

材料

适合QPM的材料取决于所需的波长转换和转换效率。常用的材料包括：

*铌酸锂(LiNbO3)

*钽酸锂(LiTaO3)

*氧化硼(BBO)

*硼酸钾(KTiOPO4,KTP)

结论

QPM技术是一种强大的非线性光学技术，通过周期性极化来优化波长转换。它在各种应用中具有广泛用途，包括OPA、OPO、OFC、SC、全息摄影和激光微细加工。通过优化QPM材料的设计和表征，可以实现高效、宽带和相干的波长转换。第四部分光参量放大器原理关键词关键要点光参量放大器的基本原理

1.光参量放大器（OPA）是一种非线性光学器件，它利用光学非线性效应将低频光泵浦转换成波长更长的信号光和闲置光。

2.OPA的工作原理基于参量下转换过程，其中泵浦光子分裂成能量更低的信号和闲置光子，同时满足能量守恒和动量守恒。

3.OPA的增益取决于泵浦功率、非线性系数和相互作用长度等参数。

OPA中的波长可调性

1.OPA的波长可调性是通过改变信号光或闲置光的晶体方向或温度来实现的。

2.不同的非线性晶体具有不同的非线性系数和折射率，从而实现不同的波长转换范围。

3.波长可调OPA在光通信、遥感和光谱成像等领域具有广泛的应用。

OPA的效率与增益

1.OPA的效率由增益和饱和功率决定。

2.增益取决于泵浦功率、非线性系数和相互作用长度。

3.饱和功率是泵浦功率达到增益不再随着泵浦功率增加而增加的阈值功率。

OPA的应用

1.OPA广泛用于光通信、遥感、光谱成像和激光系统等领域。

2.OPA可用于产生波长可调的激光输出、放大低功率信号和光谱整形。

3.OPA在生物医学成像、化学分析和量子信息处理等前沿领域也具有重要的应用前景。

OPA的发展趋势

1.OPA的研究重点在于开发具有更高效率、更宽波长可调范围和更稳定性能的器件。

2.集成光学和超材料技术的应用正在推动OPA的向小型化、低成本和高性能发展。

3.OPA在光量子计算和非线性光学成像等领域具有广阔的发展空间。

前沿技术展望

1.纳米技术和新型材料的应用有望突破OPA的传统性能极限。

2.人工智能和机器学习算法可以优化OPA的性能和应用。

3.OPA与其他光学技术相结合，如非线性光子学和量子光学，有望开拓新的应用领域。光参量放大器原理

光参量放大器（OPA）是一种非线性光学器件，利用非线性晶体中的二阶非线性效应实现光波的放大和波长转换。其原理如下：

相位匹配条件

在非线性晶体中，非线性极化率被分解为与输入光波场相位匹配的非零分量。对于OPA，调谐相位匹配条件至关重要，它规定了输入光波（泵浦波和信号波）和输出光波（参量波）之间的波矢矢量之和等于晶体中非线性极化的波矢矢量。

增益机制

当两束光波（泵浦波和信号波）同时通过非线性晶体时，泵浦波会激发晶体中的电子，产生非线性极化。这个极化反过来充当信号波的增益介质，导致信号波的放大。

能量守恒和动量守恒定律决定了信号波和参量波的频率和波长之间的关系：

ωp=ωs+ωp

kp=ks+kp

其中，ω和k分别表示频率和波矢矢量，下标p、s和i分别表示泵浦波、信号波和参量波。

波长转换

通过调节泵浦波和信号波的频率，可以实现参量波的波长转换。当泵浦波的频率远大于信号波的频率时，参量波的频率将低于信号波的频率，实现光波从低波长（高频率）向高波长（低频率）的转换（下变频）。相反，当泵浦波的频率远小于信号波的频率时，参量波的频率将高于信号波的频率，实现光波从高波长向低波长的转换（上变频）。

单模和多模OPA

OPA可以分为单模和多模两种类型。在单模OPA中，输入光波和输出光波都处于单个纵向模式中，从而实现稳定的波长转换。在多模OPA中，输入光波或输出光波可能处于多个纵向模式中，导致波长转换不太稳定。

应用

OPA在科学研究和技术应用中具有广泛的应用，包括：

*波长可调激光器

*非线性光学成像

*光学参量振荡器

*超短脉冲放大

*相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）光谱学

优点

*高增益和宽光谱可调性

*准单色输出

*相干性和高方向性

*相对低阈值功率

缺点

*依赖于非线性晶体特性

*相位匹配条件要求严格

*在高功率下可能出现光学损坏

*可能需要预放大器或种子激光器来达到高增益第五部分光参量振荡器调谐范围关键词关键要点【光参量振荡频率调谐范围】

1.光参量振荡器（OPO）的频率调谐范围受泵浦激光的波长、非线性晶体的类型和腔体长度等因素影响。

2.通过调节泵浦波长或腔体长度，可以在特定波段内实现OPO输出波长的可调谐。

3.不同的非线性晶体具有不同的增益光谱，因此可用于调谐不同波长的光。

【泵浦波长的影响】

光参量振荡器调谐范围

光参量振荡器（OPO）是一个非线性光学器件，可以通过非线性光学过程将泵浦光转换成波长可调谐的信号和闲置光。OPO的调谐范围取决于其谐振腔的几何形状、泵浦波长的选择、非线性介质的性质以及其他因素。

腔体长度对调谐范围的影响

OPO谐振腔的长度对调谐范围有重大影响。较长的谐振腔允许光在腔内进行更多的往返，从而增加非线性相互作用的时间。这会增强光参量过程并扩大调谐范围。然而，较长的谐振腔也会引入额外的损耗，这可能会限制实际可实现的调谐范围。

泵浦波长的选择

OPO的泵浦波长是决定其调谐范围的另一个关键因素。选择较短的泵浦波长会导致较宽的信号和闲置波长可调谐范围。这是因为较短的泵浦波长对应于更高的能量光子，这些光子可以更有效地激发非线性介质中更高能级的激发。

非线性材料的特性

OPO中使用的非线性材料的性质也影响其调谐范围。不同材料具有不同的非线性系数，这会影响非线性过程的效率。此外，材料的吸收、散射和双折射特性也会影响调谐范围。

其他影响因素

除了上述因素外，腔内光学元件的插入损耗、腔镜的曲率半径和反射率以及泵浦光的功率和光束质量也会影响OPO的调谐范围。

典型调谐范围

OPO的典型调谐范围因具体器件而异。然而，通常可以实现从可见光到中红外的宽带调谐。例如，使用钛蓝宝石激光器作为泵浦源的飞秒OPO可以提供从260nm到4500nm的广泛可调谐波长范围。

调谐范围可以进一步扩展，例如通过使用宽带泵浦源或采用额外的非线性过程，如差频混合或和频混合。

在实践中，OPO的调谐范围通常由非线性材料的损伤阈值、泵浦光源的可用性以及特定应用的需求所限制。第六部分波导集成非线性器件关键词关键要点硅基铌酸锂(LNO)波导

1.由于其高折射率、低光学损耗和宽透明窗口，LNO晶体是用于波长转换的理想平台。

2.LNO波导可以通过各种技术在硅衬底上集成，例如薄膜沉积和晶圆键合。

3.集成的LNO波导具有紧凑的尺寸、低插入损耗和高的非线性转换效率，使其适用于各种波长转换应用。

石墨烯等离子体激元波导

1.石墨烯单原子层具有独特的光学性质，使其能够支持等离子体激元，一种沿着金属-介质界面的光波。

2.石墨烯等离子体激元波导具有极高的光场局域化和光传播损耗，从而增强了非线性光效应。

3.利用这些特性，基于石墨烯的波导可用于实现高效的波长转换，包括二次谐波产生和参量下转换。

超薄膜谐振器

1.超薄膜谐振器是指由交替排列的介电质层和金属层组成的周期性结构。

2.通过仔细设计层结构，超薄膜谐振器可以实现共振增强，从而提高特定波长的非线性转换效率。

3.集成超薄膜谐振器到波导中可以显着增强波长转换过程，实现超紧凑和高效的器件。

光学晶体

1.光学晶体，例如铌酸钾钽(KTP)和钛酸钡(BTO)，具有固有的非线性光学特性，使其能够直接进行波长转换。

2.这些晶体可以生长在各种基底上，并集成到波导结构中，从而形成高效的波长转换器件。

3.通过仔细控制晶体取向和掺杂，可以优化其非线性转换性能，使其适用于特定波长转换应用。

超材料

1.超材料是人工设计的结构，具有定制的光学性质，超越天然材料。

2.通过精心设计超材料单元，可以实现波长转换，包括负折射、完美透射和光弯曲。

3.超材料波导可用于实现超紧凑和超功能的波长转换器件，拓展波长转换技术的可能性。

先进的制造技术

1.先进的制造技术，例如纳米光刻和femtosecond激光刻蚀，使能够创建具有精细特征和复杂结构的波导集成非器件。

2.这些技术促进了波导损耗的降低、非线性转换效率的提高以及设备尺寸的减小。

3.持续开发新的制造技术对于推进波导集成非器件的发展至关重要，以实现更先进的波长转换功能。波导集成非线性器件

波导集成非线性器件是在集成光子学平台上利用非线性光学效应实现波长转换的器件。这些器件将亚微米尺寸的波导与非线性光学材料相结合，通过光波在波导中的传播实现高效的非线性光学相互作用。

原理

在波导集成非线性器件中，利用非线性材料中的光学极化率与光场强度的非线性关系，实现光波之间的相互作用。当两束不同波长的光波在非线性波导中同时传播时，它们的相互作用会导致新光波的产生，从而实现波长转换。

结构

波导集成非线性器件通常由以下部分构成：

*非线性波导：由非线性光学材料制成，通常具有亚微米尺寸的横截面，允许光波在特定模式下传播。

*波导耦合器：将光波耦合进和耦合出波导。

*光栅：用于实现光波的相位匹配，这是高效非线性相互作用的关键。

类型

波导集成非线性器件有多种类型，根据所利用的非线性效应分类：

*和频产生器（SHG）：利用二次非线性产生新波长，其频率为输入波长之和。

*差频产生器（DFG）：利用二次非线性产生新波长，其频率为输入波长之差。

*参量放大器（OPA）：利用三波相互作用，将泵浦光放大为信号光，同时产生共轭波。

*光参量振荡器（OPO）：利用三波相互作用，产生两个新波长，其频率满足一定关系。

工艺

波导集成非线性器件的制造通常涉及以下步骤：

*纳米光刻：利用光刻技术在衬底上形成波导图案。

*薄膜沉积：通过分子束溅射、化学气相沉积或其他技术沉积非线性光学材料。

*波导刻蚀：使用干法或湿法刻蚀技术刻蚀出波导结构。

*光栅制作：通过纳米压印或其他技术制作相位匹配光栅。

应用

波导集成非线性器件在各种应用中具有巨大潜力，包括：

*激光源：用于产生高光束质量和可调谐的激光输出。

*传感器：用于检测和表征化学和生物物质。

*光通信：用于频分复用、调制和解调信号。

*量子信息：用于生成和操控纠缠光子。

特点

波导集成非线性器件相对于其他非线性光学器件具有以下特点：

*紧凑尺寸：利用集成光子学技术实现小型化。

*低功耗：由于亚微米尺寸的波导，所需泵浦功率低。

*高效率：由于光波在波导中的长传播距离，实现高效的非线性相互作用。

*可调谐性：通过调整波导尺寸、非线性材料和光栅参数，实现波长转换特性的可调谐性。

研究进展

波导集成非线性器件的研究领域正在迅速发展，重点包括：

*新材料的探索：开发具有更高非线性系数、更宽带和更低光损耗的新材料。

*器件优化：优化波导设计、耦合器和光栅，以提高效率和降低光损耗。

*集成与其他光学元件：将非线性器件与其他光学元件集成，以实现更复杂的功能。

未来展望

波导集成非线性器件有望在未来几年内对光子学领域产生重大影响。它们紧凑的尺寸、低功耗、高效率和可调谐性，将为激光源、传感器、光通信和量子信息应用开辟新的可能性。持续的研究和发展将进一步推动这一领域的发展，并解锁在各种技术领域的新应用。第七部分超快时域波长转换机制关键词关键要点超快时域波长转换机制

主题名称：四波混频（FWM）

1.FWM是一种非线性光学过程，其中三个输入波（泵浦、信号和闲置波）在非线性介质中相互作用，产生一个新的波（共振波）。

2.共振波的频率为泵浦波频率的和或差，以及信号波和闲置波频率的和或差。

3.FWM用于各种应用，包括波长转换、光学相干层析成像和光学通信。

主题名称：参量放大

超快时域波长转换机制

超快时域波长转换是一种利用超短脉冲激光激发非线性光学材料而实现的光波频率转换技术。其基本机制是通过非线性光学过程，如二阶非线性极化或三阶非线性极化，将泵浦脉冲的能量转移到信号波或闲置波上，从而实现波长的转换。

二阶非线性波长转换

在二阶非线性波长转换中，泵浦光和信号光同时耦合到非线性晶体中。当泵浦光的强度足够高时，非线性晶体中会产生二阶非线性极化：

```

```

二阶非线性极化会辐射出频率为\(2\omega\)的二次谐波光。如果非线性晶体的相位匹配条件得到满足，则二次谐波光可以得到有效的非线性增强，从而实现高效的波长转换。

三阶非线性波长转换

在三阶非线性波长转换中，泵浦光和信号光以及闲置光同时耦合到非线性晶体中。当泵浦光的强度足够高时，非线性晶体中会产生三阶非线性极化：

```

```

三阶非线性极化会辐射出频率为\(3\omega\)的三次谐波光，也会辐射出频率为\(\omega_s+\omega_i\)的和频光和频率为\(\omega_s-\omega_i\)的差频光。通过选择合适的非线性晶体和相位匹配条件，可以实现高效的波长转换。

超快时域波长转换的应用

超快时域波长转换技术在光通信、激光加工、光学成像等领域有着广泛的应用。其中，一些主要的应用包括：

*光参量放大器(OPA)：OPA利用三阶非线性波长转换实现光波的放大，在光通信和激光器中得到广泛应用。

*太赫兹波源：太赫兹波源利用超快时域波长转换技术产生太赫兹波，用于材料表征、生物医学成像等领域。

*飞秒激光微加工：超快时域波长转换技术可以产生波长可调的激光脉冲，用于飞秒激光微加工，实现高精度、高效率的材料加工。

*光学相干层析成像(OCT)：OCT利用超快时域波长转换技术产生波长可调的光源，实现高分辨率的光学相干层析成像，用于医学诊断和生物组织成像。第八部分非线性光学材料应用前景关键词关键要点光通信

1.宽带和高速光通信系统中波长转换器件的关键作用。

2.非线性光学材料在集成光学和硅光子学中实现波长转换的潜力。

3.开发低损耗和低成本的非线性光学材料，以提高光通信系统的性能和效率。

激光技术

1.波长可调谐激光器的非线性光学波长转换，用于各种光学和光子学应用。

2.产生超快和高功率激光脉冲，用于科学研究、医疗和工业加工。

3.改进激光系统的光束质量、效率和稳定性，以满足新兴应用的需求。

光计算

1.光计算中波长转换的应用，构建更快速、更高效的计算系统。

2.利用非线性光学材料实现光神经网络和量子计算中的波长转换。

3.探索新型非线性光学材料，以降低光计算系统的功耗和尺寸。

光谱成像

1.非线性光学波长转换在拉曼光谱、荧光成像和多光谱成像中的应用。

2.提高生物医疗诊断、环境监测和材料表征的灵敏度和特异性。

3.开发紧凑、低成本的非线性光学波长转换器件，以实现便携式和原位光谱成像。

光数据存储

1.非线性光学材料在实现超高密度和快速光数据存储中的潜力。

2.将多波长写入和读取集成到光数据存储系统中，以提高存储容量和数据访问速度。

3.探索新型非线性光学材料，以提高光数据存储的非易失性和耐用性。

光量子技术

1.波长转换在量子通信、量子纠缠和量子计算等光量子技术中的关键作用。

2.开发非线性光学材料，以支持量子态的生成、操控和读取。

3.构建基于非线性光学材料的光量子器件，以提高量子系统的效率