磁致旋光-塞曼雙頻激光器的理論及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、激光外差干涉儀以其測(cè)量精度高、抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。其中作為光源的雙頻激光器在整個(gè)干涉系統(tǒng)中起著非常重要的作用。本文提出一種新型中頻差雙頻激光器——磁致旋光．塞曼雙頻激光器。根據(jù)塞曼效應(yīng)，使Ne原子在縱向磁場(chǎng)的作用下光譜線發(fā)生分裂，產(chǎn)生頻率不同的兩個(gè)圓偏振光。將磁光材料放置于磁室內(nèi)并同時(shí)放入激光諧振腔中。根據(jù)法拉第效應(yīng)，在諧振腔內(nèi)當(dāng)光通過(guò)磁光材料時(shí)，由于磁光材料相對(duì)于左旋和右旋圓偏振光的折射率不同，從而導(dǎo)致諧振腔內(nèi)左旋

2、和右旋圓偏振光的諧振腔腔長(zhǎng)不同。根據(jù)激光諧振腔理論，腔長(zhǎng)的微小差異將導(dǎo)致激光輸出頻率的不同。這時(shí)激光器將輸出頻差為Av的雙頻激光。為了提高系統(tǒng)的集成度，本文還討論了磁性光子晶體應(yīng)用于磁致旋光．塞曼雙頻激光器的可行性。論文完成的主要工作如下： (1)應(yīng)用激光諧振腔理論和法拉第效應(yīng)的宏觀理論推導(dǎo)出了輸出激光的頻差與磁室內(nèi)磁場(chǎng)、諧振腔腔長(zhǎng)的關(guān)系公式。結(jié)果顯示輸出頻差與腔長(zhǎng)成反比，而與磁室內(nèi)磁場(chǎng)成正比。 (2)實(shí)驗(yàn)研究了激光器塞

3、曼部分的光學(xué)輸出特性，觀察到當(dāng)縱向磁場(chǎng)大于3mT時(shí)輸出激光的頻率將發(fā)生分裂，證實(shí)了磁感應(yīng)強(qiáng)度與頻差成正比，與拍頻信號(hào)峰．峰值成反比。并且發(fā)現(xiàn)頻差增加的同時(shí)，激光縱模個(gè)數(shù)也在增加。 (3)應(yīng)用磁光調(diào)制倍頻法測(cè)量了Tb20、Tb25玻璃和BGO晶體在632.8nm波長(zhǎng)的費(fèi)爾德常數(shù)值和磁光優(yōu)值。結(jié)果表明Tb20材料的磁光性能優(yōu)于BGO晶體。應(yīng)用MagNet軟件設(shè)計(jì)并制作出了磁屏蔽室，測(cè)得其泄漏磁場(chǎng)小于1﹪，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4、(4)應(yīng)用狀態(tài)方程分析了一維磁性光子晶體的磁光特性，指出選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)可以使得材料的法拉第旋轉(zhuǎn)角大幅度的增加。同時(shí)在中心波長(zhǎng)處具有很高的透射率，而且在很大的入射角范圍內(nèi)，其光學(xué)性質(zhì)基本不發(fā)生變化。分析了產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，即當(dāng)光波在材料中所形成的駐波波峰正好處于磁光材料區(qū)域時(shí)，會(huì)獲得很強(qiáng)的磁光效應(yīng)。 (5)利用頻域有限差分方法(FDFD)分析了兩種二維磁性光子晶體結(jié)構(gòu)(方形和圓形空氣孔結(jié)構(gòu))的模場(chǎng)分布和有效折射率。該種材料的法拉