無序介質(zhì)中的光波局域與隨機激光輻射.pdf

1、隨機激光器是一種非傳統(tǒng)的激光器，其基本特點是在具有增益的無序介質(zhì)中可以形成受激輻射現(xiàn)象。在傳統(tǒng)激光器中，反饋機制來源于激光腔對光波的限制作用。然而，在隨機激光器中，為系統(tǒng)提供反饋機制的是介質(zhì)無序性所造成的多重散射。由于其獨特的物理機制以及廣闊的應用前景，隨機激光現(xiàn)象得到了廣泛的研究。對于隨機激光器的理論研究主要是基于局域化理論和激光物理理論。
　　 在本論文中，我們利用隨機激光的半經(jīng)典理論對隨機激光的輻射光特性進行了以下幾個方面

2、的理論研究：
　　 (1)在隨機激光半經(jīng)典理論的基礎上，給出了短脈沖泵浦隨機激光器的物理模型。
　　 數(shù)值模擬的結果表明，此模型能夠更加準確地描述短脈沖泵浦情形下的隨機激光輻射特性。
　　 (2)基于短脈沖泵浦隨機激光器的物理模型，研究了泵浦光參數(shù)對輻射光特性的影響。結果顯示，泵浦光脈沖的峰值強度和脈寬對輻射光的時域波形有很大的影響，而泵浦光的脈沖波形對輻射光特性影響甚微。當隨機介質(zhì)在高重復頻率的短脈沖序列泵浦下

3、，抽運過程具有累加效應，這就允許我們使用峰值強度很低的激光脈沖序列作為隨機激光有效的泵浦源。
　　 (3)基于短脈沖泵浦隨機激光器的物理模型，研究了隨機介質(zhì)的樣品參數(shù)對輻射光特性的影響。結果表明，隨機介質(zhì)的表面填充率越大，輻射光脈沖的強度越高，脈寬越窄，延遲時間也將縮短。散射顆粒的折射率對輻射光特性也有很大的影響，隨著折射率的增大，介質(zhì)中的光波從擴散態(tài)轉變成局域態(tài)，并伴隨著強烈的受激輻射過程。
　　 (4)利用各向異性隨

4、機激光的半經(jīng)典理論，討論了各向異性單軸散射顆粒對光波的局域化現(xiàn)象。結果表明，單軸介質(zhì)中兩個主軸折射率之比具有一個特征值，當超過這個特征值之后光波可以形成局域化現(xiàn)象。
　　 (5)基于各向異性隨機激光的理論模型，研究了樣品參數(shù)對光波局域化的影響，并給出了各種情況下的閾值曲線。結果表明，隨機樣品的表面填充率越大，局域化程度越高，輻射光的強度也隨之增大。樣品的面積越大，所能支撐的隨機激光模式數(shù)量就越多，同時也會降低隨機激光器的激發(fā)閾值

5、。
　　 (6)研究了二維隨機介質(zhì)中偏振模式的競爭以及閾值特性。結果表明，在兩種偏振模式不共享反轉粒子數(shù)的情形下，橫磁模式比橫電模式具有更低的激發(fā)閾值。如果兩種偏振模式共享上能級的反轉粒子數(shù)，則橫電模式占據(jù)著主導作用，而橫磁模式幾乎被完全壓制。
　　 (7)利用共享反轉粒子數(shù)情況下的隨機激光偏振態(tài)競爭模型，討論了樣品參數(shù)對兩種偏振模式的輻射特性影響。結果表明，增大樣品的表面填充率并不能改變橫磁模被壓制的情況。但是，通過增