Recently nonpolar and semipolar GaN have received considerable attention for realizing high-efficiency lightemitting diodes LEDs and laser diodes LDs due to their reduced internal electrostatic fields

最近，由于其沿生长方向降低的内部静电场，非极性和半极性GaN引起了人们的广泛关注，可实现高效率的发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。由于纤锌矿晶体结构的c轴位于晶体平面内，与传统的c平面GaN薄膜相比，其减小的对称性导致了一个在平面上的极化各向异性。迄今为止，对非极性和半极性GaN薄膜中平面光学极化各向异性的定量分析已通过理论带结构计算、光反射和光致发光光谱进行了研究。然而，光非线性的极化各向异性尚未得到足够详细的研究。

半导体中的三阶光学非线性过程，如双光子吸收（TPA）和克尔效应，由于其在高速信息处理、纳米激光器、光限幅器和全光开关等方面的潜在应用而受到广泛关注。根据以前的研究，TPA效应高度依赖于入射激光的极化和样品的取向，因为半导体晶体的各向异性。此外，除了束缚电子的非线性外，光在半导体中的吸收和折射还会受到光诱导自由载流子效应的调制。自由载流子吸收（FCA）是一种可能影响透明导体和光子器件的技术相关损耗机制，而自由载流子折射（FCR）对于激光器设计、光学相位调制器和全光开关等方面至关重要。因此，实现非极性GaN中的极化相关光学非线性是设计光电子和全光器件的重要问题。利用平面c轴的优势，我们能够通过将线偏振光束垂直于表面来研究非极性GaN中的平面非线性极化各向异性。

在这里，我们报道了使用532 nm的皮秒脉冲对非极性m平面和a平面GaN块状单晶体进行的非线性光学反应的各向异性实验研究。由于GaN晶体的对称性，观察到了非极性GaN样品中明显的TPA各向异性。另一方面，极化相关的自由载流子效应测量揭示了E?c相比于E//c对于m平面GaN而言，孔相关吸收更强。获得了各向同性而相当强的FCR，我们将其归因于导带中的FCR。