简并双光子激光的朗之万理论

本文运用朗之万方法研究具有双光子损失机制的简并双光子激光。结果表明,这类激光不但具有比单光子激光大得多的稳态平均光子数,而且具有大得多的激光线宽。     

光抽运多光子激光的腔内和输出光子噪声压缩

采用Ｓｃｕｌｌｙ－Ｌａｍｂ量子理论,计算了受驱动多光子的ＭａｎｄｅｌＱ因子和输出噪声谱。对于腔内噪声多光子激光与单光子一样,ＭａｎｄｅｌＱ因子均可达到－１／２,对应５０％的压缩,但是对于腔外噪声。ｋ光子激光的输出噪声谱只能达到ｋ（ｋ＋１）,随ｋ的增加而增加。这标志着单光子、双光子、三光子和四光子激光的输出压缩程度依次为５０％、３３％、２５％和２０％。     

双光子激光Langevinian理论-具有单光子损失机制

本文采用激光起伏的Langevinian量子理论和Fokker-Planck方程讨论具有单光子损失机制不服从细致平衡的简并双光子激光(I),获得其统计性质,并与单光子激光(S)和具有双光子损失机制服从细致平衡的简并双光子激光(Ⅱ)相应的结果相比较表明;双光子激光稳态平均光子数比单光子激光高很多,所需泵浦能量也是如此,不过Ⅰ较Ⅱ低,Ⅰ、S和Ⅱ的线宽相差甚远呈递增序。     

单模双光子激光的瞬态光子统计

本文在考虑到单原子的渡越时间为有限值的情形下，采用激光的全量子理论与演化算符方法，对单模双光子激光的瞬态光子统计特性进行了详细的研究，结果表明，单模双光子激光在瞬态过程中并不出现亚泊松光子统计分布。     

单模双光子激光的瞬态光子统计

本文在考虑到单原子的渡越时间为有限值的情形下，采用激光的全量子理论与演化算符方法，对单模双光子激光的瞬态光子统计特性进行了详细的研究。结果表明，单模双光子激光在瞬态过程中并不出现亚泊松光子统计分布。     

飞秒激光双光子微细结构的制备

基于双光子吸收引发的光聚合局限在紧密聚焦的焦点区域的原理,建立了飞秒激光三维微细加工系统;结合高斯光束的强度分布函数,推导了横向与轴向分辨率的表达式。在ORMOCER材料内实现了双光子光聚合,最高加工精度达到0.7μm。研究表明,加工线宽随功率增加而增加,随加工速度增加而减小;确定了波束腰为0.425μm,双光子吸收截面为2×10-54cm4.s。采用双光子光聚合技术,加工了齿宽5μm的实体微型齿轮,制备三维木堆型光子晶体结构,分辨率为1.1μm,杆间距和层间距均为5μm,实现了飞秒双光子光子晶体结构的制备。     

相干泵浦双光子激光的光子数起伏

本文采用朗之万量子理论和激光场的准线性表示计算相干泵浦双光子激光的光子数起伏。结果表明,具有双光子损耗机制且在近阈运行时,双光子激光不存在光子数压缩态。     

光抽运石墨烯太赫兹负动态电导率的理论研究

石墨烯特殊的零带隙能带结构和载流子弛豫特性,在研究太赫兹辐射源相干放大领域引起广泛关注。考虑带内和带间跃迁对电导率的贡献,研究了光抽运单层和多层石墨烯中非平衡二维电子-空穴系统的动态电导率特性。结果表明,在足够强的光抽运下,石墨烯中的粒子数反转能够使得动态电导率的实部在太赫兹频段内出现负值,这使基于石墨烯的太赫兹放大或受激辐射源成为可能。同时,通过研究动量弛豫时间、温度、层数、光强对石墨烯的负动态电导率的影响表明,石墨烯多层结构的动态电导率最小值的绝对值更大,作为太赫兹激光器的激活介质更具优势。     

光泵亚毫米波激光的研究进展

本文介绍并分析了光泵亚毫米波（ＳＭＭＷ）激光的发展过程及研究现状,同时介绍了亚毫米波激光的应用领域,展望了它的应用前景。     

小型光泵远红外激光的放大过程

利用三能级系统的密度矩阵方程，通过迭代法计算了小型光泵ＮＨ３分子远红外激光器（ｍｉ－ｎｉ－ＮＨ３－ＯＰＦＩＲＬ）的介质增益Ｇｓ沿激光管的变化规律以及远红外信号光强Ｉｓ沿激光管的放大过程。计算表明激光管有激活区和饱和区，对一定管长的ｍｉｎｉ－ＮＨ３－ＯＰＦＩＲＬ，在一定范围内工作气压的提高，主要使Ｇｓ的峰值增大，同时使激活区缩短，考虑散射损耗和自吸收效应后，Ｇｓ峰值的提高对总的输出光强贡献不大。而泵浦光强Ｉｐ０的增大，有利于激光管内的介质沿光轴方向均匀激活，从而提高总的输出光强。另外，信号频偏对ｍｉｎｉ－ＮＨ３－ＯＰＦＩＲＬ的激光放大过程有较大的影响     

连续光泵亚毫米波激光器动力学运转状态分析

研究了连续光泵亚毫米波激光器(β_s=0,α_s)定态失稳后的三类动力学运转特性。第一类为泵浦光的双稳运转;第二类产生(β_s=常数,a_s)定态;第三类产生β_s的脉动输出。     

双纵模光泵超辐射式和腔式THz激光器的研究

利用半经典密度矩阵理论求解了双纵模泵浦下9能级，NH3分子系统激光介质的增益系数；计算了双纵模光泵超辐射式和腔式THz激光器的能量交换过程，从能量交换的角度比较了二者的差异，讨论了腔长和工作压强对输出光强的影响，得出了优化规律。     

光泵腔式NH3分子亚毫米波激光的调谐特性研究

通过求解量子系统的密度矩阵方程，计算了不同管长和不同输入输出功率反射系数的光泵腔式激光器对281um和90.4um的亚毫米波信号的调谐特性，给出了其调谐特性随信号波长λ，激光管长l和功率反射系数R的变化关系。     

缓冲气体对光抽运远红外激光器频谱特性的影响

基于分子振动弛豫理论完善了缓冲气体的作用模型，利用半经典密度矩阵理论与量子力学理论，定量分析研究了缓冲气体对小型光抽运远红外激光过程的作用机理以及缓冲气体作用下小型腔式光抽运NH3分子远红外激光器的频谱特性，讨论了工作气压、抽运功率等工作参数对频谱特性的影响，并对理论计算结果进行了实验验证．二者符合得较好。研究结果表明，在小型光抽运远红外激光器中加入适当的缓冲气体，大量工作气体分子与缓冲气体分子之间的无规碰撞会引起谱线加宽，而且可以使远红外激光输出信号增强。     

栅网耦合的光泵腔式亚毫米波激光器及最佳工作气压研究

采用电感性金属网栅作为光学谐振腔的反射镜和输入输出耦合器 ,设计制作了长度分别为 10 0cm、2 0 cm和 10 cm的 Fabry- Perot腔式亚毫米波激光器。运用半经典密度矩阵理论 ,通过迭代法计算了光泵腔式 NH3分子亚毫米波激光器的最佳工作气压。在实验上测量了 TEA CO2 - 10 R(8)和 9R(16 )泵浦上述 NH3分子亚毫米波激光器的最佳工作气压。理论计算与实验结果一致。     

参与光泵亚毫米波激光过程的介质三能级组的选取

采用求解密度矩阵方程和增益迭加方程的原理,处理光泵亚毫米波(SMMW)的三能级近似系统时,在偏离共振的情况下,只有满足Raman辐射条件的三能级组,才能产生SMMW激光,给出一条实际谱线。CO2-9R(16)泵浦NH390．4um亚毫米波激光的计算。其方法可以推广到其他谱线的计算。     

光泵浦垂直外腔面发射激光器斜率效率的分析

研究了光泵浦垂直外腔面发射激光器(OPS-VECSEL)的湿法腐蚀工艺,采用快速腐蚀和精细选择腐蚀相结合的腐蚀方法,使得衬底能被干净地腐蚀掉,并精确停留在阻挡层,得到高平整度的外延片表面,提高了泵浦效率,降低了散射损耗。从理论上分析了外延片表面粗糙度与OPS-VECSEL斜率效率的关系,得出如果在外延片上镀一层λ/4单介质增透膜,能进一步提高VECSEL的斜率效率。