超快非線性極化強(qiáng)度的時間、空間和各向異性性質(zhì)研究.pdf

1、本論文用空間、光強(qiáng)和偏振分辨的泵浦-探測方法,從理論和實(shí)驗(yàn)上深入研究了超快非共振非線性極化強(qiáng)度對泵浦-探測信號的影響.它不僅為研究超快非線極化強(qiáng)度的空間效應(yīng)提供了有益的結(jié)果,而且對泵浦-探測實(shí)驗(yàn)中相干假象的研究作了有益的補(bǔ)充.同時,它還提供了一種測量非線性折射率系數(shù)和雙光子吸收系數(shù)的新技術(shù)----空間分辨的泵浦-探測技術(shù).具體工作如下:首先,用麥克斯韋方程研究了空間分辨的泵浦-探測理論,即以三階非線性極化強(qiáng)度為場源,采用一階近似的微擾方

2、法求解了高斯光束近似條件下的泵浦-探測雙光束耦合波方程.空間分辨的泵浦-探測信號的數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示了空間分辨的泵浦-探測信號隨兩光束夾角、光束傳播距離、光斑半徑和頻率失諧的變化關(guān)系.其中,光束的高斯分布引起的非線性折射率的相位調(diào)制和雙光子吸收的振幅調(diào)制效應(yīng)是泵浦-探測信號空間分布特性的根本原因.其次,研究了GaP晶體和GaAs晶體的空間分辨的泵浦探測實(shí)驗(yàn)信號.GaP晶體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了泵浦-探測信號的空間分布規(guī)律.用空間分辨的泵浦-探測

3、理論擬合了GaP晶體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得到了GaP晶體的非線性折射率系數(shù)和雙光子吸收系數(shù)值.GaAs晶體的空間分辨泵浦-探測實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了超快非線性極化強(qiáng)度的空間效應(yīng)對測量載流子弛豫信號的影響.因而,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了空間分辨的泵浦-探測技術(shù)的可測量性和重要性,以及泵浦-探測實(shí)驗(yàn)中超快非線性極化強(qiáng)度的空間分布特性.再次,用頻率分辨的泵浦-探測技術(shù)測量了GaP晶體的非線性折射率系數(shù)和雙光子吸收系數(shù),并與空間分辨的泵浦-探測技術(shù)的測量結(jié)果做了比較.從

4、而證明了空間分辨的泵浦-探測技術(shù)是測量非線性折射率系數(shù)和雙光子吸收系數(shù)的一種新技術(shù).最后,用光強(qiáng)依賴的泵浦-探測實(shí)驗(yàn)研究了GaP晶體和LBO晶體的非線性光學(xué)系數(shù)的光強(qiáng)依賴性.用空間分辨的泵浦-探測理論擬合了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得到了GaP晶體和LBO晶體的光強(qiáng)依賴的雙光子吸收系數(shù)和非線性折射率系數(shù),以及GaP晶體的非線性折射率系數(shù)的飽和光強(qiáng)值.用偏振相關(guān)的泵浦-探測實(shí)驗(yàn)研究了GaP晶體的非線性光學(xué)系數(shù)的空間各向異性,進(jìn)一步深化了對超快非線性極化強(qiáng)