無序激光器中光擴(kuò)散的模擬.pdf

1、光波在具有增益的散射介質(zhì)中的傳播和無序激射現(xiàn)象一直受到人們的廣泛關(guān)注。近幾年的一些實(shí)驗(yàn)和理論研究表明，無序介質(zhì)中的受激輻射有著深刻的物理意義和豐富的物理現(xiàn)象，人們把這種利用無序介質(zhì)受激輻射構(gòu)成的激光器稱為無序激光器。 本文研究討論了蒙特卡羅法計(jì)算無序激光器的閾值，提出了計(jì)算無序激光器閾值增益的模型，提出了已知平均自由程和散射強(qiáng)度分布得到分布函數(shù)及符合分布的隨機(jī)變量的方法。對(duì)各向同性的光散射，導(dǎo)出了各分布函數(shù)，并在每次散射中得到符

2、合分布的隨機(jī)變量。運(yùn)用蒙特卡羅法模擬光子在無序介質(zhì)中的隨機(jī)行走，得到了無序激光器的閾值。討論了閾值增益與光子平均自由程、與增益區(qū)半徑、與增益區(qū)深度、與非增益區(qū)光吸收系數(shù)的關(guān)系，提出了降低閾值的方法。理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是吻合的。 研究討論了無序介質(zhì)的非相干背散射，利用前節(jié)討論已導(dǎo)出的兩種散射相應(yīng)的分布函數(shù)，運(yùn)用蒙特卡羅法模擬光子在無序介質(zhì)中的隨機(jī)行走過程，得到非相干背散射空間分布及反射率。計(jì)算結(jié)果表明：1、散射不同，非相干背散射空

3、間分布和反射率不同，非相干背散射反射率隨光入射角增大而增大；2、非相干背散射反射率隨無序介質(zhì)吸收系數(shù)增大而減小，通過測(cè)量非相干背散射反射率可得吸收系數(shù)，進(jìn)一步可得每次散射光子被微粒吸收的概率；3、非相干背散射反射率隨光子平均自由程增大而減小，通過測(cè)量非相干背散射反射率可得平均自由程，這比檢測(cè)相干背散射來得到平均自由程要容易。 研究討論了無序激光器中激光出射的空間分布，討論其中一種散射導(dǎo)出相應(yīng)的分布函數(shù)。分析增益區(qū)幾何形狀，運(yùn)用蒙