小信号双级染料激光放大器的优化设计

利用染料激光放大器的横向稳态抽运理论，研究了小信号双级染料放大器的抽运能量分配以及染料池长度的选取对激光增益的影响。对于其他参量确定的放大系统，存在着最佳的抽运能量分配比例和最佳的染料池长度的选取方法。通过自编程序的计算，可方便地找出特定系统染料池长度和抽运能量分配比例的最佳值。     

无序增益介质中光的相干背散射的放大

十几年前已证实光的相干背散射的增强是光的一种弱定域现象。这种增强归因于沿着某多次散射路径传播的光波和在其时间反演路径上传播的光波之间的干涉．最近Lawandy等发现弥散着强散射体的激光染料的辐射呈现出多模激光振荡器辐射的光谱和时域方面的特性，尽管该系统并不具有外腔。上述实验开辟了一个新的领域，即不仅可以研究无序损耗介质中的散射液的相干，而且可以研究无序有增益的体系中的散射波的相干效应。本文报道在R-640染料和TiO2散射微粒的厚样品中，对背散射及其放大随不同实验条件的变化的进一步研究．我们的样品是采用Rhodam…     

随机分布的多个非球形群聚散射体的极化散射及其数值模拟

本文利用T矩阵法,通过严格求解N个粒子的多次散射方程,发展了随机分布的多个非球形群聚散射体的集合性相干散射的计算机数值模拟方法。数值地给出了在空间随机分布的群聚散射体的极化散射与粒子的形状、大小、空间分布和取向等参量之间定量的函数关系。并将随机分布的群聚散射体的后向散射与单个粒子和单个群聚体独立散射的数值结果进行了比较,表明多个粒子的群聚分布对散射特性产生显著的影响。     

高功率同轴抽运宽带拉曼放大

研究了在宽带条件下非聚焦的同轴拉曼放大 ,采用CH4 作为放大拉曼介质 ,抽运源为 2 48nm的高功率KrF准分子激光系统 ,最高抽运能量为 1 5J。给出了拉曼链一级放大器的级增益随小信号增益系数及放大器气压的变化。最后讨论了限制同轴宽带抽运拉曼放大的因素。     

从拉曼增益到无反转增益的光放大

无反转光放大及无反转激光一直是激光物理学研究中的重要课题．实现短波长区域的无反转光放大尤其引人注目．其中,如何实现激光上能级的非相干泵浦是待解决的难点之一．本文提出一种不要非相干泵浦而实现无反转光放大的方案,希望它在短波长无反转激光的探讨中有所帮助． 论文中讨论两种类型的四能级无反转光放大的模型,其放大光的增益来自受激拉曼散射或来自原子相干．基于密度矩阵的计算和分析表明,该系统中的探测光增益包括来自拉曼增益、缀饰态反转增益及无反转增益,文中讨论了出现各种增益的条件和系统参数范围．其中,激光上能级…     

二维各向异性随机介质内光波模式的特性研究

通过建立能够描述各向异性介电常数变化情况的二维随机介质模型,利用时域有限差分法联立求解随机介质中光波所满足的Maxwell方程和激光速率方程,研究了各向异性散射增益材料中的随机激光辐射现象。结果表明随机介质中各向异性散射颗粒的无序程度由空间位置无序和空间方向无序共同决定,空间方向的无序能够加强随机激射的辐射。同时存在两种无序机制的随机介质,在相同条件下它的随机辐射行为要强于仅存在一种无序机制的随机介质。研究结果对于研制新型各向异性随机介质材料具有指导作用。     

1.06μm脉冲抽运的Cr4+:YAG激光器的研究

采用1.06μm调Q激光脉冲抽运Cr4+YAG晶体,实现Cr4+YAG激光器的增益开关运转.当输出镜透过率为3%,抽运能量为85mJ时,发射中心波长为1.44μm的激光脉冲,脉冲宽度和能量分别为12ns和2.84mJ,光-光转换效率为3.3%.实验上比较了采用不同透过率的输出镜时,Cr4+YAG激光器的输出能量和转换效率与抽运能量的关系,以及不同抽运能量下的1.44μm激光脉冲的宽度和建立时间.结果表明,随着抽运能量的增加,脉冲宽度和建立时间减小;转换效率在较大抽运能量时下降;对此进行了合理的理论分析.     

基于分形结构的植被高阶相干散射模型研究

电磁波低频入射情况下,植被中散射体独立不相关的假设无效,此时应考虑散射体之间的相干效应以及近场互作用。该文提出一种基于分形结构的植被高阶相干散射模型,该模型利用分形理论生成近乎真实植被的3维几何结构,根据每个散射体的空间位置信息考虑了相干效应,应用互易定理计算了相邻散射体间高阶互作用,结合非相干的分层模型中后向散射机制划分方式,给出了各项散射机制的表达式。与机载合成孔径雷达实验数据对比,验证了模型的准确性。在针叶林仿真参数下,分析了各项散射机制对总散射效应的贡献与入射频率、角度、植被结构的关系,结果表明,低频入射条件下,稀疏植被散射模型可进一步简化从而应用于参数反演中。     

随机分布的多个非球形群聚散射体的极化散射及其数值模拟

本文利用Ｔ法矩阵法，通过严格求解Ｎ个粒子的多次散射方程，发展了随机分布的多个非球形群聚散射的集合性相干散射的计算机数值模拟方法，数值也给出了在空间随机分布的群聚散射体的极化散射与粒子的开头，大小，空间分布和聚向等参量之间定量的函数关系。     

长周期光纤光栅用于EDFA的增益平坦展宽

基于EDFA的能级结构和粒子转换理论,分析了EDFA的各种参数和性能,并通过实验得到EDFA达到最佳效果时,抽运能量不易过大的结论。从理论和实验上研究了长周期光纤光栅用于掺铒光纤放大器自发发射谱增益平坦展宽的特性、自增益谱的荧光峰和可用带宽。实验上利用抽运能量的改变,可以控制吸收波长的峰值位置,得到长周期光纤光栅用于EDFA自发发射谱增益平坦展宽的结果。     

Incoherent radiation of amplifying random media

Incoherent radiation of amplifying random media was investigated using Monte Carlo simulation and the characteristics of random laser were observed The entire emission spectra of the random media would become narrow abruptly when pumping energies exceeded certain threshold values, and as the pumping energies further increased, distinct sharp peaks would emerge on the spectrum background. The intensity of a certain spatial point within the scattering media was contributed from emissions of many frequencies. The intensity of a single frequency of the entire spectrum was contributed with emissions from wide spatial location and angle ranges. It has been pointed out that the incoherent radiation of amplifying random media is essentially different from amplified spontaneous emission without any feedback as well as conventional resonant-feedback laser. The explanation on distinct sharp peaks is that rare photons have experienced rather more scattering events and walked longer paths in amplifying random media, which accumulates more gain for these photons.     

无序激光器激光出射的空间分布

讨论一种散射,导出相应的分布函数。分析增益区几何形状,运用蒙特卡罗法模拟光子在无序介质中的随机行走,得到激光出射的空间分布。结果表明：在界面法线方向,激光强度最强,随角度增大强度逐渐减弱,并且光强关于法线旋转对称。激光出射的空间分布与无序介质中光子平均自由程有关,据此可通过测量激光出射的空间分布来反推光子平均自由程。出射的激光光子绝大多数（一般95%以上）都是在离界面3个平均自由程距离内散射出来的。     

Random lasing in vertical ZnO nanorods

Random lasing with coherent feedback is detected in the array of vertical ZnO nanorods synthesized on a Si(100) substrate. Under high-intensity optical pumping at the wavelength of 337.1 nm at room temperature, several narrow laser peaks with the width of 0.1 nm are observed in the wavelength region around 392 nm. The laser radiation is emitted in a direction orthogonal to the axis of the nanorods. Study of the behavior of the laser spectrum with the excited area shows good agreement of the data with the theory of random lasers. The mechanism of laser emission is related to the formation of closed paths of light due to multiple coherent scattering at the vertically oriented ZnO nanorods.     

一维随机介质散射颗粒对激光阈值的影响

基于光波在随机介质中的局域化理论，利用有限时域差分法数值求解麦克斯韦方程组，研究了在一维无序系统中准态模式的输出强度与激励水平之间的关系．通过考察具有不同颗粒数目的随机介质中的准态模阈值特性，分析了介质中散射颗粒个数的变化对随机激光器阈值的影响．     

二维非球形粒子随机介质中光场的传输特性

研究了散射粒子形状改变对光波在二维随机介质系统中的传输情况的影响。基于整体散射效应模型,建立了非球形粒子作为散射粒子的二维随机介质的模型。构建了模型的Maxwell方程,采用非均匀网格划分的时域有限差分(FDTD)方法解Maxwell方程,得到了TM模在非球形粒子二维随机介质模型中的传输及空间分布。采用快速傅里叶变换(FFT)对仿真获得的数据进行频谱变换,得到光波在频域上的发射谱。与以往的研究相比较,仿真结果表明,在非球形粒子系统中,光波的电场强度与球形粒子系统中电场强度随着散射粒子浓度的增加而增加不同,而是出现振荡的现象;发射谱显示,非球形粒子系统的模式竞争强于球形粒子系统,更易于实现模式选择。     

飞秒激光与固体靶相互作用中背表面的渡越辐射

在飞秒激光与固体靶相互作用中,利用光学CCD相机和光学多道分析仪(OMA),分别在固体薄膜靶背表面法线方向测量了渡越辐射(TR)积分成像图案和渡越辐射光谱.测量结果显示,渡越辐射光斑呈现圆盘状结构,在圆盘中明亮而强的光信号呈局部化分布,并且有分离的光斑出现.该现象表明,超热电子在输运过程中存在成丝效应,引起严重的不稳定性;渡越辐射光谱在800 nm附近出现了尖峰,是基频波(ω0),并且光谱向红光方向移动;基频波产生的原因归结于超热电子束在传输过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射(CTR);光谱红移的原因是由于等离子体临界面的迅速膨胀所致;渡越辐射光强随靶厚度的增加而减小.     

Multiphoton stimulated Compton laser

When Compton backscattering (head to head collisions) arises between a relativistic electron beam and one of two intense counterpropagating laser beams, electrons are mainly scattered by the laser beam from the reverse direction and can hardly interact with the other laser beam propagating in the same direction. Thus, the interaction of electrons with the latter laser beam, which induces stimulated Compton scattering, can be treated as a perturbation. With perturbation theory, we calculate the probability of stimulated emission and absorption of the photons by electrons in two intense counterpropagating laser beams. The results demonstrate that stimulated emission or absorption is significant only if the momenta of photons and the energy of the electron satisfy certain condition. We also formulate the gain coefficient of the multiphoton stimulated Compton laser, which is sensitive to the intensity of the pumping laser and the energy spread of the electron beam     

石英光纤中受激喇曼散射光谱形成及其能量转换

将泵浦光产生的受激喇曼散射（ Ｓ Ｒ Ｓ） 光谱看作新的独立的单色光源,在光纤内传播的过程中,每个光源按喇曼增益曲线各自独立地激发新的斯托克光谱, 因此 Ｓ Ｒ Ｓ 光谱曲线是光谱内无数个单色光源之间相互吸收相互放大的结果。据此,建立耦合波方程,利用 Ｒｕｎｇｅ － － Ｋｕｔｔａ方法可以计算 Ｓ Ｒ Ｓ 光谱。文中讨论了一阶斯托克光谱的形成,同阶斯托克光谱内的能量红移现象,高阶斯托克光之间以频移４４０ ｃｍ － １ 传递能量以及频带展宽等问题     

Rb+(Ar,N2)混合蒸气中5P3/2能级有效辐射率的计算和测量

计算和测量了Rb (Ar,N2)混合蒸气中Rb(5P3/2)共振能级的有效辐射率。使用单模半导体激光器(抽运激光)将Rb原子激发至5P3/2态,另一调谐到5P3/2→7S1/2的单模激光束(检测激光)与抽运光束反平行通过样品池,并在池的径向平行移动,通过检测激光束的吸收测定了激发态原子密度及其空间分布。由于辐射陷获存在,有效辐射率为自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率)的乘积。5P3/2原子密度及其空间分布结合5P3/2←5S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子,从而得到了不同Ar或N2气压下,RbD2线的有效辐射率。对5P3/2-Ar系统,在不同气压下测得的D2线强度比值与有效辐射率计算值的比值相符。对于5P3/2-N2系统,研究了电子态向振动态的碰撞转移,得到了转移截面。     

热氧化法与PLD方法制备ZnO薄膜的特性比较

用热氧化与脉冲激光沉积(PLD)两种方法在Si(111)上制备了ZnO薄膜。对两种方法制备的薄膜的形貌、结构和室温下的荧光光谱作了比较,并对ZnO薄膜紫外光(UV)的发射机理作了初步的分析,发现与PLD方法相比,热氧化法制备的ZnO薄膜所产生的紫外光发射强度(17816任意相对强度单位a.u.)、半高宽(10nm)和紫外光与可见光的强度比(大约200∶1),都非常优异,认为热氧化法制备的ZnO薄膜的树枝状微晶界面及其方向的随机性有利于紫外光的发射和观测,而PLD方法制备的ZnO薄膜是垂直于衬底的六角柱状结构,紫外光最强的方向在垂直于侧面的方向上。