四频差动激光陀螺中的粒子数脉动效应

为研究激光陀螺精细模耦合作用,考虑了增益介质中的粒子数脉动效应.从激光器物理原理出发,分析了粒子数脉动效应的产生机制,结合四频差动激光陀螺特点,得出粒子数脉动效应是一种精细模耦合效应,不同激光模式间的拍频使增益介质中粒子数布居差产生调制,进而对模耦合产生影响.数值计算了粒子数脉动在耦合效应中的大小.计算结果表明:粒子数脉动效应和其他耦合效应随腔频变化基本一致,在大多数腔频范围内数值较小,为其他耦合效应的4%以下;在某些腔频范围(如0.37＜ξ＜0.46,0.02＜ξ＜0.06,0.86＜ξ＜0.88)有较大数值,为其他耦合效应的80%以上,在激光陀螺的模耦合分析中不可忽略.     

用激光增益获取弱增益拉曼模式的受激拉曼散射光谱

当酒精的弱增益拉曼模式处于罗丹明640染料分子的激光增益范围时，在由悬垂液滴构成的圆形谐振腔中，观察到乙醇分子C—H伸缩系列模中多个弱增益拉曼模式的受激拉曼散射（SRS）光谱.随着抽运光的增强，迅速增长的强增益拉曼模式的受激辐射抑制了其他弱增益模式的SRS，并导致染料激光的完全淬灭.通过分析圆形腔腔模的光子速率方程和激光染料分子的三能级粒子数速率方程，解释了观察到的实验现象. 关键词： 受激拉曼散射 悬垂液滴 弱拉曼增益模式 激光增益     

克尔介质中皮秒亮孤子多光子J-C模型粒子数反转特性

利用全量子理论研究了克尔介质中皮秒孤子光场与二能级原子多光子相互作用系统中粒子数反转随时间的变化特性,用MATLAB软件编程模拟并讨论了初始平均光子数、克尔介质与场模非线性相互作用强弱、孤子光场与原子耦合强度及相互作用过程中跃迁光子数目对粒子数反转的影响.数值计算结果表明：初始平均光子数越大、克尔介质与场模的非线性相互作用越强、孤子光场与原子耦合强度越小或相互作用过程中跃迁光子数目越多,粒子数反转崩坍与恢复的振荡幅度越小、平均值越大.     

温度对光学微腔光子激子系统玻色凝聚的影响

建立了光学微腔中光子激子系统的物理模型,确定了光学微腔宽度为常数和可变这两种情况下玻色凝聚时化学势的变化范围和粒子数密度随温度和位置的变化规律.以半导体GaAs光学微腔为例,探讨了温度对玻色凝聚的影响.研究表明:系统出现玻色凝聚时激子化学势的变化范围与材料介电函数、微腔宽度有关,而光子和激子的粒子数密度及总粒子数还与温度有关.玻色凝聚温度理论值与实验值接近.刚出现玻色凝聚时,光子和激子的粒子数密度几乎相等,且局限在r=0的附近;随着温度的降低,光子和激子的粒子数密度都增加,且存在的范围也不断扩大;不论光学微腔宽度是否可变,光子和激子的粒子数密度以及总粒子数都随温度的降低而增大,光子数总是多于激子数.     

等距离光纤耦合腔系统中的三体纠缠特性

考虑3个单模腔处于等边三角形的3个顶点,腔与腔之间通过光纤耦合,并且每个腔囚禁一个二能级原子的情况,研究了该系统中3个原子间和3个腔模间的三体纠缠特性.考虑系统激发数等于1的情况下,给出了系统态矢的演化规律;采用三体负本征值Negativity度量三体纠缠,通过数值计算给出了3个原子间和3个腔模间的三体纠缠演化曲线;讨论了腔模与光纤模间的耦合强度变化对纠缠特性的影响.研究结果表明:原子间和腔模间的三体纠缠量均呈现不规则振荡;随着腔模与光纤模间耦合系数增大,振荡频率增大,而原子间和腔模间的三体纠缠均减弱.     

差分法求解时空分布的激光动力学模型

利用速率方程理论和差分法数值计算,建立了描述激光器内部粒子数密度和光子数密度的时间演化和空间分布的动力学模型.该方法完善了普通的激光速率方程理论,为了解激光能量的时间演化和空间分布提供了较好的理论模型. 关键词： 速率方程 差分法 动力学模型 铜激光     

激光器锁模的一些技术问题

超短脉冲激光产生以来,引起了广泛的注意,大大推进了许多科学技术的发展[1].但是如何获得所需波长的好的锁模,仍是值得认真讨论的问题.我们将以钕玻璃锁模激光器为例。提出获得好的锁模的一些技术要求,这些要求原则上也适用于紫外或红外锁模激光器.1.腔结构的选择 我们在实验中,先后选用驻波腔和行波腔(如图1和图2所示).对于驻波腔又先后采用平面平行腔和半共焦腔. 行波控振荡条件为 RTe=1(1)其中R为输出镜反射率,T为染料的透过率,为工作物质的受激发射截面.N1为反转粒子数,l为工作物质长度. 驻波腔振荡条件为 RT2e2N2l=1(2)N2为反转粒…     

掺Yb~(3+)磷硅酸盐微球腔发光特性的探究

本文采用双锥光纤与微球腔耦合系统研究成分为55.93P2O5-3.57Al2O3-15Na2CO3-20SiO2的掺Yb3+磷硅酸盐微球腔的合作上转换发光、下转换激光振荡及其级联拉曼激光振荡等发光特性.本实验采用中心波长为976 nm、线宽为0.15 nm的单纵模半导体激光作为抽运光源,在掺Yb3+磷硅酸盐微球腔中测得中心波长为476.1 nm的蓝色合作上转换荧光,并运用合适的理论模型来解释该合作上转换产生11.9 nm蓝移效应的原因.同时,在1058.26 nm和1060.02—1126.08 nm处分别测得了由于微球腔谐振产生的下转换单纵模及多纵模激光振荡.另外,本文首次在同一微球腔中测得了由Yb3+下转换激光激发产生的多级级联拉曼激光.在抽运功率为8.53 mW时,产生的级联拉曼激光可以达到两级,且波长延伸至1300 nm附近.     

泵浦光源中激光波长辐射引起的退泵浦效应及其研究

本文用速率方程分析了泵浦光源中激光波长辐射对激光介质激发态粒子数积累和激光器阀值的影响情况。实验表明,只要滤掉泵浦光源中激光波长辐射,单脉冲效率就可提高20％,且激光器的阀值保持不变。     

一维光子晶体缺陷模激光器的放大特性

光子晶体中引入缺陷后将形成缺陷模,这些缺陷模在增益介质中将被放大形成激光。基于麦克斯韦方程和速率方程相结合的模型,用时域有限差分法(FDTD)计算和分析了一维单缺陷光子晶体激光器中缺陷模的空间分布和频谱特性,以及这些缺陷模的放大特性,主要研究了缺陷层的厚度、晶体层数对缺陷模放大特性的影响。模拟结果显示,类似于传统激光腔的腔模,这些缺陷模能够被放大,形成激光。调整缺陷层的厚度、晶体层数等结构参量,将改变缺陷模的谐振,激射频率以及空间分布,这将直接影响激射阈值和饱和特性。增加晶体的层数,激光器的阈值将降低,饱和值将增加,但晶体层数增加到一定限度时,这种增减趋势变弱。模拟结果证明了有效层数的存在。     

纵向耦合对垂直腔面发射激光器的影响

考虑到垂直腔面发射激光器中的光子与载流子的纵向耦合,在行波速率方程中引入了纵向耦合因子。利用这个速率方程,讨论了阀值电流与量子阱数目的关系,计算结果表明光子与载流子的纵向耦合是不容忽视的。给出了阀值电流表达式,它表明纵向耦合因子越大,阀值电流越低。     

偶极子位置及偏振对激发光子晶体H1微腔的影响

光子晶体微腔和量子点的集成是实现量子信息处理非常具有潜力的平台之一,利用微腔和量子点的耦合可以制备纠缠光子对,实现对量子态的操控.因为光子晶体微腔具有品质因子高、模场体积小等优点,可以极大地增强光与物质之间的相互作用,从而易于实现量子态在不同物理体系之间的转换.通过单量子点和光子晶体H1微腔的耦合可以产生纠缠光子对,因为H1微腔具有简并的、模式偏振正交的基态模式.通常微腔模式的激发随着量子点在微腔中的位置变化而改变,本文用时域有限差分方法研究了偶极子光源的位置及偏振对激发光子晶体H1微腔模式的影响.结果表明:通过改变偶极子光源位置可以选择性地激发H1微腔简并模式中的一个;具有某一偏振的偶极子光源只能激发相应偏振的微腔模式;模式激发强度的大小也是由偶极子光源在微腔中的位置决定的.鉴于目前量子点在微腔中的位置尚不能精确控制,所以微腔模式受激发光源位置的影响的研究具有重要意义.     

高能量掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤孤子锁模飞秒激光器

实验研究了基于掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤的孤子锁模激光器,获得了高脉冲能量的飞秒激光输出. 激光器基于线形腔结构,利用光栅对补偿腔内色散,并通过半导体可饱和吸收镜实现锁模的自启动. 实验中从振荡级直接获得了平均功率为700mW, 重复频率为47.3MHz(对应于14.8 nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为518 fs的稳定锁模脉冲输出. 与普通孤子锁模飞秒光纤激光器相比,输出的单脉冲能量提高了两个数量级. 关键词： 光子晶体光纤 飞秒 光纤激光器 孤子锁模     

非简并双光子Jaynes-Cummings模型腔场谱中的量子干涉

研究了两模二项式光场与二能级原子在高Q腔中发生双光子相互作用过程的腔场谱,给出了弱初始场条件下腔场谱的数值计算结果,讨论了两模腔场谱间的量子干涉.结果表明:两模腔场谱间的量子干涉随着频差的增大而呈现出周期性的衰减振荡,其振荡周期约为0·16g(g为原子与光场的相互作用强度系数),频差大于1·6g时干涉效应已经很弱.量子干涉还与初始场强度有关,随着初始场最大光子数的增加,量子干涉效应逐渐增强,但当光子数大于4时,干涉效应迅速减弱,当最大光子数大于6时,量子干涉现象几乎消失.     

双模SU(2)相干场与Λ型三能级原子耦合系统中场熵的演化

研究了双模SU(2)相干场与Λ型三能级原子相互作用系统中场熵的演化特性.讨论了两场模与原子的耦合系数相对大小、单模场中光子数的最大可能值Ⅳ和描述两个场模光子平均数之比参数ξ的变化对场熵演化的影响.数值计算结果表明:两场模与原子的耦合强度近似相等时,场熵随时间作等幅周期性振荡;当两场模与原子的耦合系数相差较大时场熵演化出现崩塌和恢复现象,崩塌持续时间随两场模与原子的耦合系数之比l和两个场模光子平均数之比ξ增大而缩短,随单模场中光子数的最大可能值N增大而增大.     

双腔光纤耦合系统中的纠缠特性

采用负本征值描述两个子系统间的纠缠,研究了光纤耦合腔模型中每个腔囚禁原子系综的情况下,两腔场间和腔场与原子系综间的纠缠特性。讨论了原子系综所含的原子数以及光纤模与腔模间耦合系数对纠缠特性的影响。研究结果表明,随着原子数的增大,两腔场间纠缠以及腔场与原子系综间纠缠的拉比振荡频率都增大;随着光纤模与腔模间耦合系数的增大,两腔场间纠缠和腔场与原子系综间的纠缠都增强。     

Nd:YAG调Q激光器双波长振荡机理分析

根据速率方程,研究了二镜腔Nd:YAG双波长调Q激光的振荡机理.通过分析不同透过率下的竞争过程,研究了双波长激光振荡的特点.研究结果表明,在调Q过程中1319nm激光的调Q脉冲起振时间滞后于1064nm激光,并且其最终调Q脉冲来自调Q之后的第一个弛豫振荡尖峰,是该弛豫振荡抑制掉其他弛豫振荡后的结果.通过振荡机理分析,得到了双波长脉冲输出能量相当的透过率条件. 关键词： 双波长 调Q激光 速率方程 弛豫振荡     

二维光子晶体耦合腔阵列的慢波效应研究

设计了一种六角晶格二维光子晶体耦合腔阵列,平面波展开法计算能带表明,处于禁带中的耦合缺陷腔模的色散曲线在光子晶体平面内所有k矢量方向更加平坦.模拟了横电波沿ΓK方向的透射谱.与光子晶体单缺陷腔相比,耦合腔阵列结构的缺陷腔模透射率提高三个量级以上,而群速度降低一个量级,得到0.007c的结果.该慢波效应在构造微型可调谐光延迟器和低阈值光子晶体激光器等方面具有潜在的应用前景. 关键词： 光子晶体 耦合腔阵列 慢波 透射率     

光子回波及其应用

五十年代人们在微波波段观察到了自旋回波[1].1960年相干光源——激光器的问世激发 了人们在光频区探寻回波现象的积极性.1962年美国哥仑比亚大学辐射实验室S·R.Hart-mann 的研究小组正式提出了在光频区观察回波的具体设想.经过两年多的努力,该小组终于在1964年首先在晶体中观察到了光子回波[2].当时红宝石激光器是唯一可以选用的可见区强脉冲激光器,所以第一次观察到的是红宝石晶体中波长为6943A的光子回波.这一实验直接显示了光学相干效应,所以受到了人们的关注.1968年 C.K.N.Patel[3]等人用CO2激光在SF6中观察到了光子回波.1976年…     

自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器

对一种基于高增益掺Yb³⁺大模场面积光子晶体光纤（PCF）的锁模激光器进行了简化线型腔结构的实验和理论研究.实验中直接使用塌陷打磨为0°角的光纤端面作为一端腔镜,利用其端面反馈获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）和光栅对的滤波作用实现了稳定的锁模运转.通过调节滤波程度,使激光器实现了从宽带滤波锁模到窄带滤波锁模的连续可调谐.在宽带滤波锁模的条件下,得到了最大平均输出功率2.2 W,单脉冲能量29.3 nJ,脉冲宽度367 fs的锁模脉冲输出;在窄带滤波锁模的条 关键词： 飞秒激光 光纤激光器 光子晶体光纤 大模场面积光纤