定义
非线性过程产生具有输入光束频率之和或差值的波束。
缺乏反演对称性的晶体材料可以表现出所谓的χ(2) 非线性。 在这种非线性晶体材料中，可能发生和频率生成（SFG）或差频生成（DFG），其中两个泵浦光束产生另一个具有泵浦光束光频率之和或差值的光束。
总和混频器有时称为FASOR（光辐射的频率加法源）。
一种特殊情况是使用原始泵浦波和倍频部分产生总和频率，有效地导致频率增加三倍。 这种级联过程可能比基于以下基础上的直接频率三倍更有效χ(3)非线性。
和频或差频生成过程需要相位匹配才能高效。 通常，两个过程没有同时的相位匹配，因此只能发生其中一个。
典型应用
总和频率生成的一些典型应用是：
- 产生红光（→ 红光激光器），例如通过混合 1064 nm Nd：YAG 激光器和 1535 nm 光纤激光器的输出，产生 628 nm 的输出
- 产生紫外线，例如通过将 1064 nm Nd：YAG 激光器的输出与 532 nm 的倍频光混合，产生 355 nm 紫外线
与类似频率的泵浦波进行差频混合会导致长波长的混合产物。 一些例子是：
- 通过混合来自光纤激光器的 1570 nm 和 1064 nm 产生约 3.3 μm 的光
- 通过混合来自激光二极管的 860 nm 和 1064 nm 产生约 4.5 μm 的光
这种中红外波长是必需的，例如，用于气体的激光光谱。
差频产生也可用于产生太赫兹波。 为了有效地产生太赫兹波，有特殊的基于半导体的光混合器，其中两个相似光学频率的太赫兹跳频音符产生半导体中载流子密度的振荡，该振荡转化为振荡电流，然后转化为太赫兹辐射。 这种物理机制与基于以下机制的常见机制大不相同：χ(2)非线性。
来自光子图片的见解
总和频率生成
在总和混频器中，当信号变得强烈时，两个泵浦波都会经历泵耗尽。 为了有效转换，两个输入泵浦波的光子通量应该相似。 如果一个输入波具有较低的光子通量，并且其功率在晶体中的某个地方完全耗尽，则在随后的传播过程中可能会出现反向转换。
差频生成
在差频混频器中，低频波被放大而不是耗尽。 这是因为具有最高光子能量（最短波长）的光束的光子有效地分裂成两个较低频率的光子，从而为两个较低频率的波增加了光功率。 参数放大一词强调放大方面，差频混合产物称为惰波。
载波包络偏移频率
对于超短脉冲序列的操作，和频混频器或差分混频器输出的载波包络偏移频率（CEO频率）基本上分别是输入频率的总和或差。 （可能必须通过减去行距（与脉冲重复率相同）来校正结果，以便返回到从零到行距的间隔。
有趣的是，如果将差频产生应用于宽带频率梳的低频和高频分量，会发生什么，例如可以用飞秒激光器生成，然后可能使用光纤进行超连续体生成。 输出的CEO频率是两个相同频率之间的差值，即零。 这意味着载波包络偏移相位在时间上是恒定的。 （在实践中，它可能仍然表现出一些漂移，但范围非常有限。 该原理在某些器件中实现，无需采用主动稳定方法即可获得或多或少恒定的CEO相位。
参考文献
[1] M. Bass et al., “Optical mixing”, Phys. Rev. Lett. 8 (1), 18 (1962), doi:10.1103/PhysRevLett.8.18
[2] S. Guha and J. Falk, “The effects of focusing in the three-frequency parametric upconverter”, J. Appl. Phys. 51 (1), 50 (1980), doi:10.1063/1.327353
