隨機(jī)激光輻射特性理論研究.pdf

1、在傳統(tǒng)激光器中，散射被視為有害因此要盡量避免的因素。但在隨機(jī)激光系統(tǒng)中，多重散射使隨機(jī)受激輻射成為可能。隨機(jī)激光理論研究在隨機(jī)增益介質(zhì)中，光波的傳播規(guī)律。隨機(jī)激光理論非常復(fù)雜，涉及局域化理論和激光物理。隨機(jī)激光現(xiàn)象因其廣闊的應(yīng)用前景目前得到廣泛的研究。 在本論文中，我們研究了以下幾個(gè)理論問題： (1) 研究了隨機(jī)激光器模式的偏振依賴特性。在傳統(tǒng)激光器中，模式的頻率不依賴于偏振狀態(tài)。在隨機(jī)激光器中，是否有同樣結(jié)論？我們通過

2、對同樣散射顆粒分布的無序介質(zhì)，在不同偏振下進(jìn)行對比計(jì)算，結(jié)果表明，隨機(jī)激光器的模式的品質(zhì)因數(shù)和模式頻率、模式空間分布均依賴于偏振狀態(tài)。 (2) 研究了一維和二維各向異性隨機(jī)激光器的輻射特性。以前的隨機(jī)激光器都是相對于空間位置無序和各向同性材料的，我們提出了空間位置有序、光軸無序各向異性材料隨機(jī)激光器的新概念。對各向異性隨機(jī)激光器，在散射顆?？臻g有序情況下，光軸無序可以使介質(zhì)出現(xiàn)擴(kuò)散態(tài)或局域態(tài)。光軸無序度增大時(shí)，出現(xiàn)擴(kuò)散態(tài)向局域態(tài)

3、的轉(zhuǎn)變。這樣就給出了隨機(jī)激射的新機(jī)制。 (3) 研究了一維隨機(jī)激光器的準(zhǔn)態(tài)模空間分布的時(shí)間演化特性及準(zhǔn)態(tài)模頻率特性。局域態(tài)形成的時(shí)間同泵浦強(qiáng)度有關(guān)。泵浦強(qiáng)度強(qiáng)，局域態(tài)形成的時(shí)間越短。因此，在實(shí)驗(yàn)中要調(diào)整好泵浦光脈沖的脈寬與能量的關(guān)系，脈寬越窄，單脈沖能量越大，可以保證局域態(tài)在一個(gè)脈沖時(shí)間內(nèi)建立。研究了不同位置介質(zhì)層對準(zhǔn)態(tài)模模式的影響。局域化中心位置的介質(zhì)層尺寸改變時(shí)，模式輸出頻率隨之相應(yīng)變化。局域化中心位置以外的介質(zhì)層尺寸改變對

4、模式輸出頻率沒有影響。 (4) 研究了二維隨機(jī)激光器中準(zhǔn)態(tài)模的閾值與飽和特性。通過改變泵浦強(qiáng)度，在無序增益介質(zhì)中清楚地顯示了激射的閾值和飽和現(xiàn)象。這表明在二維無序增益介質(zhì)中，的確產(chǎn)生了相干反饋。計(jì)算結(jié)果還表明，局域化程度越好的模式，其閾值越小，同時(shí)局域化程度是決定閾值大小的重要因素。壽命越長的模式，其閾值越小。 (5) 研究了不同形態(tài)對二維被動(dòng)隨機(jī)介質(zhì)功率譜的影響。二維隨機(jī)激光器的輻射光譜依賴于外部形態(tài)，不同形態(tài)、相同隨