和频产生

和频产生 (SFG) 是一个二阶非线性光学过程，基于两个输入光子在角频率 ω 1 {\displaystyle \omega _{1}} 和 ω 2 {\displaystyle \omega _{ 2}} 同时，一个频率为 ω 3 {\displaystyle \omega _{3}} 的光子被生成。 对于非线性光学中的任何二阶 χ ( 2 ) {\displaystyle \chi {(2)}} 现象，这只会发生在以下条件下：光与不对称的物质相互作用（例如，表面 和界面）；光具有非常高的强度（通常来自脉冲激光）。

和频生成的一个特例是二次谐波生成，其中 ω 1 = ω 2 {\displaystyle \omega _{1}=\omega _{2}} 。 事实上，在实验物理学中，这是最常见的和频生成类型。 这是因为在二次谐波产生中，只需要一个输入光束，但如果 ω 1 ≠ ω 2 {\displaystyle \omega _{1}\neq \omega _{2}} ，两个同时的光束 是必需的，这可能更难安排。 实际上，术语和频生成通常指的是 ω 1 ≠ ω 2 {\displaystyle \omega _{1}\neq \omega _{2}} 的不太常见的情况。

为了有效地产生和频，必须满足称为相位匹配的条件：

ℏ k 3 ≈ ℏ k 1 + ℏ k 2 {\displaystyle \hbar k_{3}\approx \hbar k_{1}+\hbar k_{2}}

其中 k 1 , k 2 , k 3 {\displaystyle k_{1},k_{2},k_{3}} 是三个波穿过介质时的角波数。

（请注意，该方程类似于动量守恒方程。）随着越来越准确地满足此条件，和频生成变得越来越有效。 此外，随着和频生成发生在越来越长的长度上，相位匹配必须变得越来越准确。

和频产生光谱使用在表面混合的两束激光束来产生频率等于两个输入频率之和的输出光束。 和频发生光谱用于分析表面和界面。