激光自再现模的物理学本性探讨

分析了在激光形成过程中,谐振腔内光振荡产生的激光模式原因.使用积分方程对激光光场分布进行分析,解释其基本的物理意义;并使用不确定度的量子方法解释激光光斑形成的本因,为激光器输选模方法提供了指导.     

亚稳态粒子寿命的观测

激光器工作物质通常具有亚稳态。由于粒子处于亚稳态自发发射寿命比较长,所以当工作物质受到外界能源激励后,容易形成粒子数反转发生受激发射产生激光。观察亚稳态粒子随时间的衰减特性、测定它的寿命,对研究激光器的工作原理是很有意义的。     

激光发展的历史回顾和评述

本文回顾并评述了激光历史中受激发射、粒子数反转、谐振腔、微波激射器和激光器等重要理论和器件的起源、历史背景和演变发展的过程。     

谐振腔参数对激光输出的影响

光学谐振腔作为激光器的重要组成部分,为激光振荡提供正反馈。谐振腔的参数直接影响激光的输出特性,如输出功率、频率特性、光强分布(模式)以及光束发散角等。本文通过实验分别对不同激光器的谐振腔参数进行改变,利用实验数据和结果进行分析,得出激光器最佳输出的谐振条件。     

无粒子数反转光放大的研究

激光(LASER)是通过辐射的受激发射而实现的光放大(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)英文字头的缩写。1958年,肖洛(Schawlow)与汤森(Townes)提出,受激发射可能成为可见光谱区电磁辐射放大的有效途径。梅曼(Maiman)于1960年做出世界第一台波长为694.3纳米的激光器。从此,各种类型的激光器接踵而至。由于激光与普通光相比具有单色性好,强度     

基于准参量非线性晶体的非厄米超快激光放大

激光振荡器锁模是激光物理中的重要发现和超快科学中的核心技术，其本质是以耗散调控增益，进而改变激光振荡行为.这种以耗散调控增益的概念离不开谐振腔的反馈耦合，长期以来多局限于激光振荡器.对此，本文首先提出了准参量非线性的概念，不同于传统的二阶非线性光参量过程，准参量非线性基于耗散闲频光的准参量晶体，通过非线性耦合实现了以闲频光耗散对信号光放大的调控，对应着量子理论中的具有宇称-时间对称性的非厄米体系.准参量的放大行为由信号光增益、闲频光耗散以及非线性耦合三者之间的相互作用决定，起始阶段的信号光放大继续保持传统光参量放大的特性，而在最终的饱和放大阶段则呈现出类似能级型放大的非参量特性，从而同时具备光参量放大和激光能级型放大的综合优势.其次给出了准参量非线性的反直觉的超快应用：实现无需谐振腔的放大器锁模.最后，对这种基于准参量晶体的非厄米超快激光放大在激光物理创新中的更多未来应用前景进行总结展望.     

带泵浦的光双稳系统的激光阈值条件

本文将光学双稳性的强迫振动模型加以推广,研究了带泵浦的光学双稳系统(OBP)在粒子数反转条件下的稳态运转,包括自持振荡和带入射信号系统的光放大过程。首先给出了无入射驱动系统的一般激光条件。进而揭示并讨论了带入射信号系统光放大输出的增益阈值及其变化规律,同时发现了系统失谐与光放大条件和频率牵引效应的关系。     

激光技术简介:第二部分 激光器

本讲座第一部分介绍了激光原理,从中知道,采用适当的方法和装置,使受激辐射以一定方式持续下去,就能形成激光。通常把工作物质(激活物质)、激发能源和谐振腔三者统称为激光器。1958年有人发表了利用受激辐射来放大光波的理论,1960年出现的第一台激光器是红宝石激光器,接着出现了氦氖激光器,1962年又制成了半导体激光器,以后激光器的种类逐渐增多。 我们知道,作为激活物质,必须满足两项基本要求:(1)材料的原子有合乎要求的能级,它们的能级间距离可以提供所需要的激光频率;(2)材料的原子必须有可能在它们的能级之间形成“粒子数反转”。目前,已经发现符合这些要求的材料有几百种,因而已制成的激光器达几百种之多。 根据所用材料的组态不同,可以把激光器分为四类,即气体激光器(又分为分子、原子、离子的气体激光器)、固体激光器、液体激光器(包括螯合物激光器、无机液体激光器和有机染料激光器)、半导体激光器等。 一、气体激光器     

酞菁铜薄膜的飞秒z-扫描研究

研究了酞菁铜薄膜的吸收光谱和飞秒三阶非线性光学极化率 χ( 3 ) .酞菁铜薄膜吸收光谱Q带的分裂是由于分子间相互作用导致酞菁的大π电子环产生畸变 ,从而使eg(LUMO)轨道的二重简并度解除 .分别采用钛宝石激光器的振荡级和放大级输出 ,用z 扫描方法测量了酞菁铜的三阶非线性光学极化率 .用激光器振荡级测量的 χ( 3 ) 值为 - 4 3× 10 -7esu ,而用激光器放大级测量的结果为 2 6 2× 10 -11esu ,前者比后者大 4个量级 .酞菁铜薄膜对激光束的吸收以及振荡级激光脉冲的高重复频率表明振荡级测量的结果主要来自热致透镜效应的贡献 ,而采用低重复频率的放大级测量得到的值才真正反映酞菁铜薄膜的本征三阶非线性光学特性     

高稳定单频Brillouin光纤激光器的研究

单频布里渊（Brillouin）光纤激光器结构紧凑,性能稳定,并且对Brillouin泵浦光具有线宽窄化和噪声抑制作用.在光纤传感、高精度频谱分析和微波光子学等领域有着重要应用前景.本文利用可调谐半导体激光器（TLS）作为Brillouin泵浦光制备了单频Brillouin光纤激光器.实验发现当Brillouin增益介质光纤的长度缩短到10.3m时,谐振腔的自由光谱范围变为20.1MHz与模光纤的Brillouin增益带宽相近,此时Brillouin激光表现为单纵模振荡.实验结果还表明该光纤激光器的功率转化斜率为43.6%,激光输出的强度涨落低于4%.单频Brillouin光纤激光器的信噪比与泵浦激光器的信噪比提高近10dB以上,并具有很好的噪声抑制作用,该激光器输出线宽小于5kHz.     

主动方式产生近似无衍射光束的新技术

介绍几种主动式产生近似无衍射光的方法,并用谐振腔理论进行分析和模拟.可以发现,利用轴棱锥设计的谐振腔具有结构简单、转换效率高等特点;而采用腔内振幅滤波的谐振腔,则不需要复杂的光学元件和特别的准直技术;用LD泵浦的Nd∶YAG激光器输出近似无衍射光,可以有效地提高泵浦光效率和激光输出能量.     

二能级系统光子回波在缀饰态表象中的动态分析

采用布洛赫矢量方法,从量子干涉角度,用缀饰态理论对二能级系统光子回波机理进行了分析,清晰地给出了光与原子相互作用过程的物理描述.探讨了绝热条件下光子回波技术对量子信息存储和信息提取的动态过程.结果表明,二能级跃迁第一个脉冲将信息写入介质,第二个脉冲为信息读出提供条件,让布洛赫矢量的v、w分量反转,此后写入的信息以光子回波的形式再现,即光子回波实质是光信息的写入和读出过程.     

电场可调的液晶激光器

铁电液晶分子排列具有自组织的周期性螺旋结构,具有一维光子晶体的特征,光在其中传播会出现光子带隙,掺杂激光染料的铁电液晶在泵浦光的激励下在光子带隙的边缘会出现激光辐射,其辐射波长可随着外加电场的改变而调整.文章介绍了这种采用掺杂激光染料的铁电液晶制作的具有电场可调特性的液晶激光器的工作原理及其实现过程.     

生物分子β-carotene的放大自发辐射与荧光对CS_2受激拉曼散射的影响

利用β-carotene的双荧光行为和三阶非线性光学系数较大的性质,将其溶于CS2液体稀释成浓度不同(3.72×10-5~3.72×10-12mol/L)的溶液作为液芯光纤的芯液体进行受激拉曼散射研究.试验表明,当溶液浓度大于3.72×10-7mol/L时,β-carotene的放大自发辐射对Stokes阈值和强度的变化起主要作用;当浓度小于3.72×10-7mol/L时,β-carotene的放大自发辐射消失而荧光起主要作用:很小能量激光激发就能获得多级高阶Stokes光,各阶Stokes阈值随浓度升高而降低.该研究对实现宽带受激辐射激光器、种子激光等有光明应用前景.     

产生单模TEACO_2激光器谐振腔技术

本文应用减小菲涅耳数方法,在双放电TEACO_2激光器光学谐振腔内的平面镜光腰位置或全反镜适当位置插入一定大小的孔径光阑,就能获得较好的单模激光输出,同时还找出了弧光放电对激光输出特性影响的规律.     

激光束在大气中的传播特性研究

激光大气传输特性是研究激光在通过大气传播的过程中,大气与激光相互作用产生的一系列线性与非线性效应以及这些效应对激光传输的影响。文章基于正的共焦非稳定谐振腔的激光场,采用快速傅里叶变换(FFT)等方法研究激光光束在大气中的传播特性,分析了强激光器如二氧化碳激光器在大气传输中产生的一些线性光学效应,并在只考虑大气折射、大气分子吸收等对激光光束的影响下,求出了激光光束在大气中的偏移、光束的扩展和光束质量等,进而利用β参数和Strehl比来评价高能激光器的光束质量特性,给出了这两个参数随着最高能量变化的图形。     

LD抽运Nd:YVO4三镜腔激光器腔内和频技术

针对激光二极管端面抽运的三镜复合腔Nd:YVO4/KTP腔内和频激光器,在分别满足1 064,1 342 nm双波长激光振荡阈值相等和光子数密度相等条件下,数值计算两个支腔腔长、两个支腔反射镜透过率之间的关系.根据理论计算得到的参数,在双波长光子数密度相等和双波长振荡阈值相等两种情况下,对比其和频输出的黄光功率.当抽运功率均为12 W时,分别得到了410 mV和340 mW的黄光输出,光-光转换效率分别为3.4%和2.8%.利用双波长光子数密度相等条件,可以得到更高转换效率的和频黄光.     

光泵三能级激光的量子统计

本文把 Lamb 激光量子理论加以推广,用于处理光泵(包括相干和非相干泵浦)三能级激光体系。文中采用密度算符理论和微扰方法,导出了光泵三能级均匀展宽原子体系中的单模激光运转的主方程,绘制了几率流图。合理地使用细致平衡原理,导出了定态运动方程和阈值条件,还导出了平均光子数的运动方程,并把它们与半经典理论进行了对比。通过扬密度算符的非对角元运动方程,导出了激光线宽表达式。对于上述情况,我们进行了详细地讨论。结果表明:随着光泵(相干泵浦)强度的增大,阈值条件会降低、线宽会变窄、光子分布会偏向相干态、激光器的功率会增大。并指出,激光的弱讯号增益来源于两个基本过程:两个光子过程和两步过程。     

正交线偏振激光器原理与应用(Ⅱ)--物理现象研究

系统介绍了作者实验室发现的正交线偏振激光的物理现象及对若干问题的理论分析.包括:强烈与中度模竞争之间的转换,即竞争中两个频率之一由振荡到熄灭或从熄灭到振荡的过程;强烈模竞争的频差范围的确定(0～40 MHz左右);双折射双频激光器腔调谐中出现的4种偏振态组合(o光振荡、e光不振荡,o光、e光同时振荡,o光不振荡、e光振荡,o光、e光都不振荡,循环重复);双折射双频激光器频差调谐现象;双折射Zeeman双频激光器的功率调谐、频差调谐特性;正交线偏振激光回馈自混合干涉中两个频率的相互抑制,强度的转移;双折射外腔回馈引入的条纹倍频现象;石英晶体旋光性造成的激光两端偏振方向的差异及随晶片旋转的改变,频率分裂畸变等.     

探索产生激光的新途径——《激光器动力学》评介

自1916年爱因斯坦提出受激辐射概念以来,关于产生激光的理论及实验研究一直是前沿课题和国际热点.1960年,美国物理学家西奥多·梅曼(Theodore H.Maiman)根据前人的理论研究结果,发明了第一台激光器,通过把红宝石棒放置在铝制圆柱体里的螺旋形闪光光源中间,利用受激发射放大原理产生一种相干光辐射,成功地使红宝石棒发射出激光束.