磁致旋光-塞曼雙頻激光器的理論及實驗研究.pdf

1、激光外差干涉儀以其測量精度高、抗環(huán)境干擾能力強等優(yōu)點得到了廣泛的應用。其中作為光源的雙頻激光器在整個干涉系統(tǒng)中起著非常重要的作用。本文提出一種新型中頻差雙頻激光器——磁致旋光．塞曼雙頻激光器。根據(jù)塞曼效應，使Ne原子在縱向磁場的作用下光譜線發(fā)生分裂，產(chǎn)生頻率不同的兩個圓偏振光。將磁光材料放置于磁室內(nèi)并同時放入激光諧振腔中。根據(jù)法拉第效應，在諧振腔內(nèi)當光通過磁光材料時，由于磁光材料相對于左旋和右旋圓偏振光的折射率不同，從而導致諧振腔內(nèi)左旋

2、和右旋圓偏振光的諧振腔腔長不同。根據(jù)激光諧振腔理論，腔長的微小差異將導致激光輸出頻率的不同。這時激光器將輸出頻差為Av的雙頻激光。為了提高系統(tǒng)的集成度，本文還討論了磁性光子晶體應用于磁致旋光．塞曼雙頻激光器的可行性。論文完成的主要工作如下： (1)應用激光諧振腔理論和法拉第效應的宏觀理論推導出了輸出激光的頻差與磁室內(nèi)磁場、諧振腔腔長的關系公式。結(jié)果顯示輸出頻差與腔長成反比，而與磁室內(nèi)磁場成正比。 (2)實驗研究了激光器塞

3、曼部分的光學輸出特性，觀察到當縱向磁場大于3mT時輸出激光的頻率將發(fā)生分裂，證實了磁感應強度與頻差成正比，與拍頻信號峰．峰值成反比。并且發(fā)現(xiàn)頻差增加的同時，激光縱模個數(shù)也在增加。 (3)應用磁光調(diào)制倍頻法測量了Tb20、Tb25玻璃和BGO晶體在632.8nm波長的費爾德常數(shù)值和磁光優(yōu)值。結(jié)果表明Tb20材料的磁光性能優(yōu)于BGO晶體。應用MagNet軟件設計并制作出了磁屏蔽室，測得其泄漏磁場小于1﹪，基本達到設計要求。

4、(4)應用狀態(tài)方程分析了一維磁性光子晶體的磁光特性，指出選擇適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)可以使得材料的法拉第旋轉(zhuǎn)角大幅度的增加。同時在中心波長處具有很高的透射率，而且在很大的入射角范圍內(nèi)，其光學性質(zhì)基本不發(fā)生變化。分析了產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，即當光波在材料中所形成的駐波波峰正好處于磁光材料區(qū)域時，會獲得很強的磁光效應。 (5)利用頻域有限差分方法(FDFD)分析了兩種二維磁性光子晶體結(jié)構(gòu)(方形和圓形空氣孔結(jié)構(gòu))的模場分布和有效折射率。該種材料的法拉