基于四能級結(jié)構(gòu)的二維增益媒質(zhì)的研究.pdf

1、隨著電磁學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算電磁學(xué)本身自有的優(yōu)越性變得越發(fā)的明顯。特別是在有關(guān)電磁問題交叉學(xué)科的分析過程中，計(jì)算電磁學(xué)逐漸占據(jù)了主導(dǎo)的地位。FDTD算法作為其中的一個(gè)分支，由于具有方便、快捷較易編程等使用價(jià)值而被廣泛的應(yīng)用于各種電磁模型的計(jì)算中。同時(shí)，電磁超材料的研究在近些年來已經(jīng)取得了極其可觀的進(jìn)展。電磁超材料可以實(shí)現(xiàn)那些尋常材料所不能達(dá)到的功能，特別是在光波段，超材料具有很廣闊的應(yīng)用前景。使用超材料代替受限材料則可以實(shí)

2、現(xiàn)那些由于材料限制而不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的器件。然而，在具體試驗(yàn)中常常會(huì)遇到產(chǎn)生大量的損耗而影響實(shí)際運(yùn)用的情況。因此，如何降低超材料本身固有的損耗變成了擺在學(xué)者面前的一個(gè)重要的問題。
　　 論文首先提出了一種基于四能級結(jié)構(gòu)的增益模型的改進(jìn)算法，其不僅可以簡單明了的觀察到激光閾值與各能級上粒子數(shù)變化情況，更重要的是相對于傳統(tǒng)處理增益模型來說大大的減少了實(shí)驗(yàn)?zāi)M所需要的時(shí)間。因此，該算法具有更廣泛的利用價(jià)值。其次，本文還將基于四能級結(jié)構(gòu)

3、的增益模型與膽固醇液晶緊密的聯(lián)系在一起，提出了一種可以簡便觀察膽固醇液晶激光器模型激光閾值的方法。該方法可應(yīng)用于更復(fù)雜的摻雜膽固醇液晶和更多層系統(tǒng)中，有助于更深入的理解和研究激光發(fā)生器的基本物理原理和制造效率更高的激光器。
　　 本文的主要工作如下:
　　 一、介紹傳統(tǒng)FDTD方法的基本理論及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，如FDTD基本方程，吸收邊界條件(PML)等，同時(shí)說明其在電磁計(jì)算中的優(yōu)勢。概括了電磁超材料及膽固醇液晶的研究現(xiàn)狀及