高斯光束在各向異性晶體中傳播特性的研究.pdf

1、激光光束的研究與應(yīng)用一直以來都是當(dāng)今高科技發(fā)展的一個(gè)重要方向。在光電器件（例如光學(xué)偏振器、光學(xué)補(bǔ)償器、光學(xué)開光等）的實(shí)現(xiàn)以及非線性光學(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生與應(yīng)用中，晶體元件起到了非常重要的作用。因此，研究激光光束在各向異性晶體中各種條件下的傳播特性具有非常重要的理論和實(shí)際意義。本文選取了具有代表性的高斯光束作為研究對(duì)象，研究了高斯光束在單軸晶體中的非傍軸傳播特性，以及高斯光束在單軸旋光晶體中的傍軸傳播特性。本文的主要工作如下:首先我們從相對(duì)簡(jiǎn)單的

2、自由空間出發(fā)，推導(dǎo)了高斯光束非傍軸傳播的表達(dá)式。對(duì)于表達(dá)式中的含貝塞爾函數(shù)的高振蕩積分，以往Agrawal等人的做法是通過改變積分上限至無窮遠(yuǎn)從而得到近似的解析解，這里我們引入了一種基于分部積分理論的漸近展開方法。已知該類振蕩積分可以由Clenshaw-Curtis積分法通過計(jì)算機(jī)得到精確的數(shù)值解，我們將此作為考察漸近展開法有效性的基準(zhǔn)。我們對(duì)Agrawal等人的近似方法做了比較，發(fā)現(xiàn)他們的方法只有在傍軸因子f＜0.2范圍內(nèi)才有效，而漸

3、近展開的結(jié)果在f＞0.12的區(qū)域都有良好的精度。接著，我們將該方法推廣到單軸晶體中的非傍軸傳播，得出了光場(chǎng)中各分量的解析表達(dá)式，并分析了光場(chǎng)分量的非傍軸傳播特性。此外，經(jīng)過研究非傍軸傳播時(shí)光場(chǎng)圓偏振分量的能量變化趨勢(shì)，我們發(fā)現(xiàn)E+和E-兩個(gè)分量初始的標(biāo)準(zhǔn)化能量之和并不等于1，而且隨著傳播距離的增大，兩者的平衡點(diǎn)不在0.5，這些都有別于傍軸傳播的情況。論文后半部分，我們從外加磁場(chǎng)時(shí)各向同性介質(zhì)出發(fā)，擴(kuò)展分析了傳播介質(zhì)為單軸旋光晶體時(shí)的傳播