赫茲波和光波隨機(jī)激光輻射特性的理論研究.pdf

1、在傳統(tǒng)激光器中，限制光子的光學(xué)諧振腔也決定了激光模式的本質(zhì)特征，例如波長(zhǎng)、方向和極化。而對(duì)于無(wú)腔的隨機(jī)激光，光由于多重散射而被局域。隨機(jī)激光理論非常復(fù)雜，涉及局域化理論和激光物理。隨機(jī)激光現(xiàn)象因其廣闊的應(yīng)用前景目前得到廣泛的研究。
　　 在本論文中，我們研究了隨機(jī)激光器的幾個(gè)理論問(wèn)題：
　　 (1)建立了一個(gè)物理模型來(lái)揭示在無(wú)序紅寶石顆粒中可以發(fā)生太赫茲隨機(jī)激光現(xiàn)象。我們的發(fā)現(xiàn)將隨機(jī)激光概念擴(kuò)展到太赫茲頻段并且有希望成為

2、新類型的太赫茲源。
　　 (2)構(gòu)造了一個(gè)具有三能級(jí)原子系統(tǒng)的紅寶石顆粒組成的二維太赫茲隨機(jī)激光模型。數(shù)值研究了TE與TM 場(chǎng)的第一激發(fā)閾值，比較的結(jié)果顯示TM的閾值要比TE 要低。
　　 (3)研究了在由具有三能級(jí)原子系統(tǒng)的紅寶石顆粒組成的二維無(wú)序介質(zhì)中，我們數(shù)值研究了太赫茲隨機(jī)激光。一種方法，即調(diào)整泵浦區(qū)域來(lái)控制太赫茲隨機(jī)激光的極化態(tài)被提出。計(jì)算的結(jié)果顯示，當(dāng)提供全局泵浦時(shí)橫電模(TE)太赫茲隨機(jī)激光能夠發(fā)生；

3、>　　 當(dāng)提供適當(dāng)范圍的局域泵浦時(shí)橫磁模(TM)太赫茲隨機(jī)激光能夠發(fā)生。這種方法獲得極化太赫茲波是非常有效的，并且這種無(wú)序介質(zhì)易制造且廉價(jià)。
　　 (4)討論了散射介質(zhì)的線性色散對(duì)隨機(jī)激光的影響。依靠耦合全參數(shù)Sellmeier 方程的麥克斯韋方程組與速率方程，數(shù)值計(jì)算了一維隨機(jī)激光腔內(nèi)的頻譜性質(zhì)以及閾值特征。對(duì)于可見(jiàn)光范圍內(nèi)線性色散較大的介質(zhì)，線性色散對(duì)激光模式的影響是不可忽略的。一方面，由于色散的存在，使得第一激發(fā)閾值更高

4、一些；另一方面在整個(gè)波譜內(nèi)，線性色散使得隨機(jī)激光擁有更多可能的模式。而且激發(fā)線性色散較大的介質(zhì)所得到的模式的強(qiáng)度更低。
　　 (5)提出了一個(gè)半導(dǎo)體即為增益介質(zhì)又為散射介質(zhì)的隨機(jī)激光模型。這個(gè)模型將半導(dǎo)體能帶簡(jiǎn)化為具有雙電子的四能級(jí)系統(tǒng)，并且這些能級(jí)上雙電子都存在著相互作用。
　　 計(jì)算的結(jié)果表明，對(duì)于不考慮泡利不相容原理時(shí)的兩種原子系統(tǒng)(四能級(jí)雙電子原子系統(tǒng)和四能級(jí)單電子原子系統(tǒng))，它們的第一激發(fā)模式是相同的，然而對(duì)于