非线性光学讲义
激光实验-非线性光学讲义
固体激光倍频与和频一、实验目的：1、了解激光倍频的原理和意义；2、了解角度匹配的原理及调节方法；3、掌握KTP晶体（KTiOPO4磷酸氧钛钾）的匹配类型及匹配角度；4、了解KTP晶体匹配角的计算方法；5、掌握倍频效率的测量方法及倍频效率随注入能量的变化规律。
二、实验原理：1.非线性光学基础光与物质相互作用的全过程，可分为光作用于物质．引起物质极化形成极化场以及极化场作为新的辐射源向外辐射光波的两个分过程．原子是由原子核和核外电子构成，当频率为ω的光入射介质后，引起介质中原子的极化，即负电中心相对正电中心发生位移r形成电偶极矩其中e是负电中心的电量,我们定义单位体积内原子偶极矩的总和为极化强度矢量P，N是单位体积内的原子数．极化强度矢量和入射场的关系式为：其中χ（1），χ（2），χ（3）…分别称为线性极化率．二级非线性极化率．三级非线性极化率…．并且χ（1）》χ（2）》χ（3）在一般情况下．每增加一次极化，χ值减小七八个数量级．由于入射光是变化的．其振幅为以极化强度也是变化的．根据电磁理论．变化的极化场可作为辐射源产生电磁波——新的光波．在入射光的电场比较小时(比原子内的场强还小)，χ（2），χ（3），等极小，P与E成线性关系为：P=χ（1）E。
新的光波与入射光具有相同的频率．这就是通常的线性光学现象．但当入射光的电场较强时．不仅有线性现象．而且非线性现象也不同程度地表现出来．新的光波中不仅含有入射的基波频率．还有二次谐坡．三次谐波等频率产生，形成能量转栘．频率变换．这就是只有在高强度的激光出现以后，非线性光学才得到迅速发展的原因．2．二级非线性光学效应虽然许多介质都可产生非线性效应，但具有中心结构的某些晶体和各向同性介质(如气体)，由于{10-3}式中的偶级项为零,只含有奇级项(最低为三级)，因此要观测二级非线性效应只能在具有非中心对称的一些晶体中进行，如KDP(或KD*P)、LiNO3晶体等。
第6章 非线性光学2013.12.11..
(2) 2 2 P0 1 ( E E 1 2)P0
由此可见，非线性极化波中包含了倍频、和频、差频、直流成 分。但实际上出现的频率要受能量守恒和动量守恒制约。 为区别起见，不同效应下的非线性极化率用不同符号表示：
第5章 三阶非线性光学效应
E1 E2 E3 (a)
E1 Es E3 E2 (b) Es＝E3
E1 Ei(0) Es(0) E2 (c)
Ei(L) Es(L)
图5.3 - 1 四波混频中的三种作用方式
第5章 三阶非线性光学效应
1） 三个泵浦场的作用情况 在这种情况下, 作用的光波频率为ω1 , ω2和ω3, 得到 的信号光波频率为ωs, 这是最一般的三阶非线性效应。 2） 输出光与一个输入光具有相同模式的情况 在这种情况下, 例如输入信号光为Es0=E30 减。 3） 后向参量放大和振荡 这是四波混频中的一种特殊情况, 其中两个强光波 作为泵浦光场, 而两个反向传播的弱波得到放大。 , ωs=ω3,
虚线：波阵面 入射光强分布
实线：光线 非线性媒质
Zf
自聚焦现象
第5章 三阶非线性光学效应
光强分布引起折射率变化还会造成光的群速度变 化, 图5.1 - 4表示一时域高斯光脉冲在非线性介质中传 播一定距离后, 脉冲后沿变陡的现象。 这是由于脉冲 峰值处折射率大, 光速慢， 而在后沿, 光强逐渐下降 , 光速逐渐增大, 以致后面部分的光“赶上”前面部分的 光, 造成光脉冲后沿变陡。 这就是光脉冲的自变陡现 象。
系数与光强有依赖关系，某些本来不透明的介质在强光作用下吸收
系数会变为零)
共振吸收媒质对光场呈现透明的效应： 光脉冲在媒质中传输时，形状和能量保持不变。
一、受激散射的基本光物理过程
超快光学-第07章-非线性光学
非线性光学效应的微观机制
量子隧道效应
在微观尺度上，光子与物质相互作用时，由于量子 力学效应，光子可以穿过能量势垒，导致非线性光 学效应的产生。
分子振动和电子跃迁
在物质分子中，光子与电子和分子振动相互作用， 导致电子跃迁和分子振动激发，进一步产生非线性 光学效应。
多光子吸收和激发态吸收
在强激光作用下，物质可能发生多光子吸收或激发 态吸收，导致非线性光学效应的产生。
06
非线性光学的前沿研究
超快非线性光学
01
02
03
飞秒激光技术
利用飞秒激光脉冲的超短 时间和超高强度特性，实 现非线性光学效应的快速 响应和高效转换。
瞬态光谱技术
通过测量非线性光学过程 的瞬态光谱，研究超快时 间尺度下的光子能量转移 和物质动态行为。
光学频率梳技术
利用超快激光器产生高重 复频率的光学频率梳，实 现宽光谱范围的光学频率 测量和控制。
脉冲宽度是描述脉冲持续时间的重要参数，通过 测量脉冲宽度可以了解光脉冲的能量分布和时间 特性。常见的脉冲宽度测量技术包括示波器法、 自相关法、光谱分析法等。
自相关法
利用光脉冲的自相关性质，通过测量自相关函数 的峰值位置来计算脉冲宽度。该方法精度较高， 但需要稳定的脉冲源和复杂的实验装置。
示波器法
利用示波器直接观察脉冲信号的时域波形，通过 测量脉冲的前沿和后沿时间差来计算脉冲宽度。 该方法简单直观，但精度较低。
02
非线性光学的基本原理
二阶非线性光学效应
80%
二次谐波产生
当强激光作用于物质时，物质中 的非线性极化率会导致光波的倍 频现象，产生频率为原来频率两 倍的光波。
100%
光学混频
当两束频率不同的光波同时作用 于物质时，由于非线性极化率的 作用，产生第三种频率的光波。
非线性光学晶体材料资料讲解
KDP特点: 具有优良的压电、电光和频率转换性能, 易生长, 得到广泛应用. KTP特点: 频率转换的”全能冠军”材料 • 碘酸盐晶体: -碘酸锂; 碘酸; 碘酸钾等 • 铌酸盐晶体: 铌酸锂; 铌酸钾; 铌酸锶钡等
三、光混频与光参量振荡
1. 光混频 入射两种不同频率的强光
E1 E10 cos1t E2 E20 cos 2t
E E1 E2
P ( E10 cos1t E20 cos 2t )
1 2
E102 ( 1
cos
21t
)
1 2
E 20 2
(
1
cos
2 2t
)
E10 E20[cos(1 2 )t cos(1 2 )t]
(3)紫外波段的频率转换晶体 偏硼酸钡(BBO)晶体: 倍频系数大, 倍频阈值功率高, 能在较宽的波段内实现 相位匹配, 激光损伤阈值高, 物理化学性能稳定. 三硼酸锂(LBO)晶体: 透光波段宽, 非线性光学系数大, 激光损伤阈值最高的 非线性光学晶体材料. LAP晶体: 非线性光学系数大, 紫外三倍频和四倍频转换效率高, 可制多频率 转换器.
0 (2) E10 cos(1t k1z)E20 cos(2t k2 z)
1 2
0
(2) (E120
E120 )
1 2
0
E (2) 2 10
cos[2(1t
k1z)]
1 2
0
E (2) 2 20
cos[2(2t
k2 z)]
0 (2)1020 cos[(1 2 )t (k1 k2 )z] 0 (2)1020 cos[(1 2 )t (k1 k2 )z]
非线性光学-绪论-第一章
7.2
激光倍频技术
7.2.1 倍频的波耦合方程及其解
基频光波电场Ew和倍频光波电场E2w的波耦合方程为
dEw iw ikz * deff Ew E 2 w e dz nwc dE iw d E Ee dz n c
2w eff * w ikz w 2w
1.非耗尽近似
当倍频光为小信号近似，则倍频光强为
1 n
K是由内禀变换对称性所决定的数值因子
表示n个频率中有 个相同，Wm表示为n个频率 的代数和，频率若为负值，则其对应电场取共轭形式
1 n! k n1 2 !
对于二阶非线性光学效应，有三个波相互作用，取
p P
(2)
NL
设频率关系为
(2)
PNL1( z , w1) 0 ( w1; w2, w3) : E ( w2) e E ( w3) e (2) ik z ik z * * PNL 2( z, w2) 0 ( w2; w1, w3) : E 1 ( w1) e E 3 ( w3) e
e r 1(t ) E1 L(w1) e iw1t E 2 L( w1) e iw2t c.c. 2m
L(w1) E1 L(w2) E 2
2 2 2
*
2
L( w1 w2) L( w1) L( w2) E 1 E 2 e
L( w1 w2) L( w1) L ( w2) E 1 E 2 e
n0 w ne k w 3 c (n 0 )
2w
2
2w
sin 2
2 m
* 2 ik 2 z * 3
1 3
w3 w1 w2极化分量为
非线性光学-第二章
(
)
(
v v 1 3 2 3 (2) (1 ) (3) P = ε 0 x E 0 + (ε 0 x E 0 + ε 0 x E 0 ) cos ω t − k ⋅ r 4 2
(
) )
v v 1 v v 1 2 3 (2) ( 3) + ε 0 x E 0 cos 2ω t − 2 k ⋅ r + ε 0 x E 0 cos 3ω t − 3 k ⋅ r + L 2 4 = P ( 0 ) + P (1) + P ( 2 ) + P ( 3 ) + L
(
)
(
)
(
Hale Waihona Puke ) ()和频
差频
举例三：若光场 由一系列频率为 由一系列频率为ω 举例三：若光场E由一系列频率为ω1, ω2, …ωN的单色光组成，同 ω 的单色光组成， 方向入射到电介质中，电极化强度P又如何表示呢？ 方向入射到电介质中，电极化强度 又如何表示呢？
v v 第i个光场表示为 Ei = E0i cos(ωi t − ki ⋅ r ) 个光场表示为
为简单起见，上式先假定 为简单起见，上式先假定E, P及各阶极化率χ（i）均为标量 及各阶极化率 ） v v 举例一： 举例一：假设入射光场为单频余弦波 E = E0 cos ωt − k ⋅ r
(
)
将入射光场代入极化强度表达式中
v v v v v v 2 3 ( 2) 2 (3) 3 P = ε0 x E0 cos ωt − k ⋅ r + ε0 x E0 cos ωt − k ⋅ r + ε0 x E0 cos ωt − k ⋅ r +L
(1)
非线性光学课件
1.1.2 非线性光学是现代光学的分支学科
“传统光学”——基于自发辐射 的普通光源的光学
“现代光学”——基于受激辐射 的激光光源的光学
1.1.3 非线性光学是研究激光与物质相互作用的学科
（物质响应现象）
导致
光
物质极化、磁化，产生感生电流等等
改变原来 的光场
物质对光的反作用
产生
使物质产生 电磁场辐射
• 主动非线性光学效应的特点是：光与介质间会发生能量交 换，介质的物理参量与光场强度有关。
1.1.4非线性光学现象是高阶极化现象
在线性光学范畴，采用极化强度P(r, t)来解释所观察到的介质 中的吸收、折射及色散等现象。
P(r,t)0(1)E(r,t)
式中， 是真空介电常数； ( 1 ) 是介质的线性极化率。 0
光与物质的相互作用原理
非线性光学(激光为光源)与线性光学(普通光为 光源)有本质的区别，两种情况下，在光与物质 相互作用或光波之间的相互作用中所表现的特 性不同。
1.非线性光学与线性光学的主要区别
2.被动非线性光学与主动非线性光学
• 被动非线性光学效应的特点是：光与介质间无能量交换， 而不同频率的光波间能够发生能量交换。
+ E + :E E +
非线性光学效应的定义：
凡物质对于外加电磁场的响应，并不是外加电磁场振幅的 线性函数的光学现象，均属于非线性光学效应的范畴。
—————Bloembergen
Bloembergen是非线性光学理论的奠基人。他提出了一个能 够描述液体、半导体和金属等物质的许多非线性光学现象 的一般理论框架。他和他的学派在以下三个方面为非线性 光学奠定了理论基础： –物质对光波场的非线性响应及其描述方法； –光波之间以及光波与物质之间相互作用的理论； –光通过界面时的非线性反射和折射的理论。
非线性光学及其现象课件
详细描述
当化。这种变化与光强 有关，因此是一种非线性效应。克尔效应在光学通信、光学存储和光学控制等领域有重
要应用。
双光子吸收和双光子荧光
总结词
双光子吸收和双光子荧光是两种重要的非线性光学现象 。
详细描述
双光子吸收是指一个材料在两个光子的共同作用下吸收 能量的过程。这种过程在激光医学、光刻和光学存储等 领域有广泛应用。双光子荧光则是材料在双光子激发下 发射荧光的非线性光学现象，常用于生物成像和化学检 测等领域。
非线性光学与其他领域的交叉发展
非线性光学与信息光学的交叉 发展
随着信息光学的发展，非线性光学与信息光学的交叉 领域不断涌现，如量子通信、光计算、光存储等，这 些领域的发展有助于推动非线性光学的发展和应用。
非线性光学与生物医学光学的 交叉发展
非线性光学在生物医学领域的应用不断拓展，如光学成 像、光热治疗、光动力治疗等，这些领域的发展有助于 推动非线性光学在生物医学领域的应用和发展。
VS
详细描述
在强激光作用下，非线性介质中的电子在 吸收一个光子的能量后，可能会发生多个 电子跃迁，这种现象称为多光子吸收。这 种现象通常发生在高强度激光脉冲通过物 质时，对物质的高频特性有重要影响。
光学参量放大和振荡
总结词
光学参量放大和振荡是指利用非线性介质的 参量效应，实现光的放大或振荡的现象。
随着新材料技术的不断发展，新型非线性光 学材料不断涌现，如有机非线性光学材料、 复合非线性光学材料等，这些新材料具有更 高的非线性光学系数和更宽的响应范围，为 非线性光学的发展提供了新的可能性。
新材料对非线性光学性能 的提升
新型非线性光学材料不仅具有更高的非线性 光学系数，而且具有更快的响应速度和更低 的阈值，有助于提高非线性光学的转换效率
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非线性光学天津大学精仪学院光电一室2013-3-25非线性光学讲议授课对象：光电子技术专业高年级本科生课程要求：理解非线性光学的基本原理，掌握倍频、混频及光参量振荡等非线性光学频率变换的基本手段及其应用。
了解激光束的自作用、受激散射、光学相位共轭及光学双稳态的原理和实验装置。
学时：32 学分：2目录绪论 (1)第一章非线性光学极化率的经典描述 (5)1.1极化率的色散特性 (5)1.1.1介质中的麦克斯韦方程 (5)1.1.2极化率的色散特性 (6)1.1.3极化率的单位 (10)1.2非线性光学极化率的经典描述 (11)1.2.1一维振子的线性响应 (11)1.2.2一维振子的非线性响应 (13)1.3非线性极化率的性质 (16)1.3.1真实性条件 (17)1.3.2本征对易对称性 (17)1.3.3完全对易性对称性 (18)1.3.4空间对称性 (20)第二章 电磁波在非线性介质内的传播 (23)2.1介质中的波动方程一般形式 (23)2.2线性介质中单色平面波的波动方程 (23)2.3稳态情况下的非线性耦合波方程 (24)2.4瞬态情况下的非线性耦合波方程 (26)2.5门雷－罗威（Manley-Rowe）关系 (27)第三章 光学二次谐波的产生及光混频 (28)3.1光倍频及光混频的稳态小信号解 (28)3.2相位匹配技术 (29)3.3有效非线性系数 (43)3.4光倍频及光混频高转换效率时的稳态解 (46)3.5高斯光束的倍频 (47)3.6典型倍频激光器技术 (48)第四章 光学参量振荡及放大 (52)4.1引言 (52)4.2光学参量振荡的增益 (52)4.3光学参量振荡的阈值 (54)4.4光学参量振荡输出频率的调谐 (56)4.5典型光学参量振荡技术 (59)第五章 二阶非线性光学材料 (62)第六章 克尔效应与自聚焦 (65)6.1引言 (65)6.2克尔效应 (65)6.3自聚焦 (70)第七章 受激散射 (73)7.1引言 (73)7.2受激喇曼散射 (73)7.3受激布里渊散射 (79)第八章 光学相位共轭 (81)8.1相位共轭的特性 (81)8.2获得相位共轭波的非线性光学方法 (81)8.3非线性光学相位共轭的应用 (82)第九章光学双稳态 (83)9.1光学双稳态的理论 (83)9.2光学双稳态器件 (85)9.2光学双稳态器件的应用 (85)绪论非线性光学是一门光电子技术专业的专业基础课程，对于研究生深造和从事相关光电子专业的工作奠定理论基础。
本门课程的前期课程是物理光学、电动力学以及量子力学等基础学科。
非线性物理学是研究在物质间宏观强相互作用下普遍存在着的非线性现象，也就是作用和响应之间的关系是非线性的现象。
非线性物理现象包含在物理学的各个领域，形成了非线性力学、非线性声学、非线性热学、非线性电子学以及非线性光学等学科。
非线性光学是非线性物理学的一个分支，它是描述强光与物质发生相互作用的规律。
非线性光学在激光发明之后迅速发展起来，它所揭示的大量新现象极大地丰富了非线性物理学的内容。
非线性光学是现代光学的分支学科，基于自发辐射的普通光源的光学称为“传统光学”；基于受激辐射的激光光源的光学称为“现代光学”。
非线性光学与线性光学区别及其分类下面我们简单对比一下线性光学和非线性光学的不同，从而对非线性光学有一个初步的认识： 激光器问世以前，人们对于光学的认识主要限制于线性光学:1)光束在空间或介质中的传播是相互独立的，几个光束可以通过光束的交叉后继续独立的传播而相互不受其他光束干扰；2)光束在传播过程中，由于衍射、折射和干涉等效应，光束的传播方向发生变化，空间分布有有所变话，但是光频率没有变；3)介质的主要参数，如折射率、吸收系数等，与入射光强没有关系，只与频率有关；但是由于激光出现以后，人们对光学的认识发生了重要的变化。
1) 一束激光经过介质后，一束激光会出现一束或几束很强的新频率的光束，频率发生变换；2) 相互作用后，强度相互传递，一束光增强，另一束光强度减弱非线性光学与线性光学的主要区别 线性光学非线性光学 光在介质中传播，通过干涉、衍射、折射可以改变光的空间能量分布和传播方向，但与介质不发生能量交换，不改变光的频率一定频率的入射光，可以通过与介质的相互作用而转换成其他频率的光(倍频等)，还可以产生一系列在光谱上周期分布的不同频率和光强的光(受激拉曼散射等)多束光在介质中交叉传播，不发生能量相互交换，不改变各自的频率 多束光在介质中交叉传播，可能发生能量相互转移，改变各自频率或产生新的频率(三波与四波混频)光与介质相互作用，不改变介质的物理参量，这些物理参量只是光频的函数，与光场强度变化无关光与介质相互作用，介质的物理参量如极化率、吸收系数、折射率等是光场强度的函数(非线性吸收和色散、光克尔效应、自聚焦)光束通过光学系统，入射光强与透射光强之间一般成线性关系 光束通过光学系统，入射光强与透射光强之间呈非线性关系，从而实现光开关(光限制、光学双稳、各种干涉仪开关)多束光在介质中交叉传播，各光束的相位信息彼此不能相互传递 光束之间可以相互传递相位信息，而且两束光的相位可以互相共轭(光学相位共轭)按照激光与介质的相互作用，可以把非线性光学效应分为以下两类。
1．被动非线性光学效应被动非线性光学效应的特点是：光与介质间无能量交换，而不同频率的光波间能够发生能量交换。
例如，倍频、三波混频、参量过程、四波混频、相位共轭……。
下图以倍频与四波混频为例说明被动非线性光学效应。
2．主动非线性光学效应主动非线性光学效应的特点是：光与介质间会发生能量交换，介质的物理参量与光场强度有关。
例如，非线性吸收(饱和吸收、反饱和吸收、双光子吸收等)、非线性折射(光克尔效应、自聚焦与自散焦、折射率饱和与反饱和等)、非线性散射(受激拉曼散射、受激布里渊散射等)、光学双稳性、光限制等。
下图以饱和吸收、光克尔效应与自聚焦为例说明主动非线性光学效应。
非线性光学特点及研究内容反映了介质在外场作用下的响应及对外场的反作用。
研究非线性光学现象的出发点，是研究介质的非线性极化规律，Bloembergen给出定义为：凡是介质对外加电磁场的响应不是外加电场振幅的线性函数的光学现象，均属于非线性光学效应的范畴。
主要研究内容两大类：1)光在非线性介质中传播时由于和介质发生非线性作用自身所受的影响；2)介质本身在光作用下的性质，由此可以推断介质内部的结构及其变化－－非线性光谱学。
具体内容：z非线性电极化率的经典、半经典理论，以及电极化率的性质z光波在非线性介质中传播的基本方程z二阶非线性光学效应：二次谐波产生（SHG）、和频产生（SFG）、差频产生（DFG）、光学参量振荡（OPO），光学参量放大（OPA)z三阶非线性光学效应：三倍频(THG)、光克尔效应(OK)、四波混频(FWM)、双光子吸收(TPA)、饱和吸收(SA)、受激喇曼散射(SRS)、受激布里渊散射(SBS)、自聚焦(SF)、相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)z瞬态相干光学效应z非线性光学领域中的分支内容：非线性光学相位共轭技术、光折变非线性光学、超短光脉冲非线性光学，光纤非线性光学非线性光学的发展非线性光学的发展简史1．非线性光学初期创立阶段（1961～1965）1961年，Franken实验发现红宝石激光的倍频；（1961年，Franken首次观察到SHG现象，这个实验揭开了非线性光学研究史上的第一页，尽管石英材料是正单轴晶体，在该实验中相位匹配条件并未满足，其转换效率很低（10－8），但SHG 效应的发现极大地促进了无机晶体材料在相干辐射产生中的应用，具有重要意义。
）1962～1964年，发现受激拉曼散射、受激布里渊散射；（1962年，Woodbury发现受激喇曼散射（SRS），最早使用的材料是硝基苯，随后在大量介质材料（气、液、固）中均发现，至今仍是一个热门研究课题（光学喇曼放大器FRA），以后又发现了SBS）1962～1965年，发现和频、差频、参量振荡、四波混频；（最早发现的三个是SHG、SRS和和频）1963～1965年，发现饱和吸收、反饱和吸收、双光子吸收；1964～1966年，发现自聚焦和自相位调制；1965年，实验发现光学相位共轭；1965年，N．Bloembergen出版《Nonlinear Opticas》一书。
1965年，Butcher推出“Nonlinear Optical Phenomena”一书。
1962年，Amstrong等在1962年发表了关于光场与物质的非线性相互作用的长篇论文（ABCD 论文），至今仍有一定参考价值。
2．非线性光学发展成熟阶段（1965～1985）1970～1985年，实现半导体量子阱、超晶格，发展半导体非线性光学；1975～1984年，实验发现光学双稳态和光学混沌，推动光计算研究；（1975年贝尔实验室的McCall、Gibbs和Venkatesan从置于法布里－珀罗干涉腔中的钠蒸气中首次测得了光学双稳态效应，以后的短短几年中，在气体、液体以及半导体等许多材料中都观察到了光学双稳态）1984～1987年，研究光纤中的非线性光学，实现光孤子激光器；（主要是理论上，包括时间域的孤子和空间域的孤子，亮孤子、暗孤子和时空孤子等；Mollenauer 和Stolen发明了第一个孤子激光器）1985年，实验获得光学压缩态，促进量子光学的发展；（首先是由贝尔实验室的Slusher等于1985年在钠蒸气中采用近简并四波混频方法获得）1984年，沈元壤出版《1he Principles 0f Nonlinear Optics》一书。
（与非线性光学研究的蓬勃发展和深入相配合，在这20年中，大量的非线性光学专著得到出版，其中关于非线性光学的基本原理和研究工作比较全面总结的则首推Y.R.Shen的“The Principles of Nonlinear Optics”）非线性光学材料在这20年有了重大进展，中国科学家在无机非线性晶体的研究中取得的成绩令世人瞩目。
3．非线性光学初步应用阶段（1985年～今）1985~1987年，新型非线性光学晶体BBO和LBO的发现，推动ps和fs瞬态光学；1987年，开始研究有机材料激发态非线性光学，推动光限制器研究；1987年，光子晶体的提出，推动了非线性光子晶体理论与器件的研究；1989年，掺铒光纤放大器的发明，推动了光纤通信的发展；90年代初，光孤子通信实验成功，推动孤子通信发展；90年代中，DWDM光通信技术的发展，对波长转换器、光开关、拉曼放大器等非线性光学器件提出需求；90年代末，完成远程量子信息传输实验，促进量子通信技术发展。