透明な結晶の物質は、非線形分極に関連した種々の光学非線形性を有することがある。例えば、χ(2)非線形係数を持つ媒質は、主にパラメトリック非線形周波数変換 (周波数二倍器光パラメトリック共振器) や、電気光学変調器に用いられ、そこではχ(3) 非線形性は、Kerr効果やラマン効果そして四光波混合をもたらす。本質的には全ての場合において、人工 (天然ではなく) 結晶が用いられる。

非線形結晶を選ぶ際の関連した条件

非線形結晶の多くの異なる特性が、非線形周波数変換等の応用において重要な役割を果たしている。

  • 波長分散特性と複屈折性によって、位相整合、位相整合帯域幅、角度許容性 (クリティカル位相整合用) 等の可能性が決まる。
  • 非線形テンソル要素と位相整合の形状に依存する実効非線形係数deffの大きさは、特に、達成しうる光強度が低ければ重要となる。
  • 通常は、結晶材料は、関連するすべての波長において高い透過率を持つべきである。

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