光折变振荡器中光场的横向分布及时空不稳定

在时间域上,对于光学非线性系统中一定条件下所出现的不稳定与混沌现象人们已作了大量的工作.近几年,随着不断对光学系统横向效应的注意,这一方面的工作也有单纯研究系统的时间行为向时空方向深入.这些非线性系统不仅包括熟知的激光放大系统,还包括近年来人们越来越感兴趣的光折变振荡器 在实验中,这种振荡器同样表现出丰富的时空行为,例如光场横向空间上相位奇点的出现、横模巡游及时空混沌现象等等.而且与激光振荡器相比时空现象更容易观察,从而为研究非线性系统的时空动力学行为提供了较好的物理模型.两束光通过光折变介质时,干涉强度花样所感应出的折射率光栅,在一定条件下将引起两束光之间能量的转移,从而使得一束光在通过介质后得到放大.由此可构成以光折变材料为增益介质的振荡器,1986年这种振荡器首先在BasiO_3晶体上得到了实现.在理论方面,虽然已给出了光折变振荡器的一些输出特性,其中包括多模的竟争现象,但却未能完全反映     

三维非线性电磁谐振腔的理论分析

具有非线性材料的光和微波器件给出了一系列新现象,有很多潜在的应用,受到人们广泛的关注.已有不少文章研究了波在非线性光波导中的传输,发现其具有自聚焦和双稳的特性.然而,至今尚未见到对含有非线性介质的三维电磁腔的研究报道.另一方面,在研究非线性光波导的诸方法中,最常用的是有限元法,它突破了早期研究非线性光波传输的两点近似(其一为标量近似,其二为非线性特性的平方律近似),采用了全矢量和实际的非线性     

在界面处产生的受激Brillouin后向散射现象

通常人们观察到的受激Brillouin后向散射(SBBS)光束与泵浦光基本一样,是一种无束腰的低发散角光束.本文将报道在界面处产生的SBBS的一种新现象,即受激Brillouin后向散射光束存在自聚焦现象1 实验实验装置如图1所示,一台调Q Nd:YAG激光经倍频输出波长为0.53μm作为SBBS的泵浦源,单脉冲能量大于2mJ.图中Ⅰ_1和Ⅰ_2分别为直径3mm和1mm的光栏,在这里使用直径1mm的光栏是为了用等量通光孔径来区别不同强度的光束通过.B_1和B_2为分光板,S是泵浦光和SBBS的观察屏,P为光电探测元件,用高兆示波器同时监视泵浦光和SBBS光的时间特性和相对强度.M_1和M_2为全反介质膜平面镜,L_s为焦距60mm的透镜,C为Brillouin池,并安装在可上下微调的平台上,CS_2用作Brillouin介质.为了避免Brillouin介质液面的反射和其它杂散光对后向散射光的观察和测试影响,泵浦光经M_2必须是入射到Brillouin池内.移动屏S可观察到后向散射光斑的变化,在后向散射光斑变化为最小处拍摄SBBS光束自聚焦光斑和泵浦光斑.     

纳米微粒SnO2的光限幅特性

随着高灵敏快响应光电探测器的广泛应用,迫切需要研制一些光限幅器来保护这些精密仪器。光限幅器的工作原理是基于材料的非线性光学特性,因而选择合适材料并研究它的非线性光学响应是非线性光学中非常重要的课题。纳米微粒有相对大的比表面积,在微粒表面存在大量原子空位或缺陷,形成表面受陷态(trapped states)。在外界激光作用下,这些表面受陷态成为有效光生载流子的无辐射途径,导致大的热致折射率变化,形成瞬态热透镜。这个热透镜使信号光束出现扩散或会聚,通过选择样品相对位置,从而实现光束限幅效应。近年来,利用非线性光学原理的光限幅效应研究已有一些报道,大多采用的是有机非线性材料和体相半导体材料,但存在着材料稳定性差及限制效果不太理想等局限性。利用单光束Z-扫描技术,本文进行了表面修饰的SnO_2纳米微粒热致折射率n_2测量和它的光限幅特性研究。     

CuO/SiO2纳米复合材料的合成及其光学特性研究

1983年,Jain和Lind首先研究了掺Cd SxSe_(1-x)半导体微晶玻璃的非线性光学性能,发现其具有大的非线性系数和高的非线性响应速度.人们研究了这类非线性光学材料,并在材料性能的改进和影响材料非线性性能的微观机制,以及新的制取方法、原形器件等方面做了许多有意义的工作.但是,到目前为止,有关半导体微晶玻璃的非线性增强机理、粒径、介质本身对性能的影响,材料制备及其稳定性等问题都有待于进一步探索和研究.本文主要采用溶胶-凝胶工艺(Sol-Gel)在较低的温度下制备出CuO/SiO_2纳米复合材料,并对其结构及光     

本征砷化镓光导开关中的流注模型

应用耿效应电子学结合气体放电理论系统研究了高增益砷化镓(GaAs)光导开关(PCSS)的工作机理, 提出了以畴电子崩为基础的流注模型, 阐述了畴电子崩概念及其物理意义和高增益GaAs光导开关中载流子的输运过程, 阐明了光导开关中光致电离的效应和畴电子崩可能导致集体碰撞电离在局域引发雪崩现象, 分析了流注形成的临界条件, 导出了流注维持发展的临界条件解析表达式, 揭示了与非线性模式(lock-on效应)密切联系的流注的形成和发展的一般规律. 应用这个模型合理解释了高增益GaAs光导开关的实验结果、非线性现象中流注快速发展和电流的上升时间很快的物理原因, 以及非线性模式的发展过程中的各种现象.     

二重简并四波混频中的能量转移效应

一、引言本文报道了具有增益的红外——可见频率上转换,利用二重简并的四波混频,转换效率高达250％以上,提出并证实高的转换效率与非线性介质中强弱光束存在能量转移效应之间有着直接的联系。     

掺杂铌酸锂晶体高增益角度范围的加宽

近年来,光折变效应的研究正在向深度及广度方向发展.其中光学信号放大作为一项专门的应用受到了普遍关注.人们利用调节样品最佳掺杂种类及浓度或采用一些特殊技术来提高光折变晶体的增益.但是,迄今为止,高增益的角度响应范围一般是较窄的,即指数增益系数Γ随光束夹角2θ的依赖关系曲线有明显峰值.本文首次报道了有效拓宽掺杂铌酸锂(LINbO_3,简写作LN)晶体高增益角度响应范围的实验结果.给出了大角光致散射效应加强能量耦合的机理分析.文中还首次报道了透射信号的放大倍数γ超过入射光束光强比β的结果,以及较高起始衍射效率较大增量的自增强的结果,且比较了不同泵浦光光束尺度对放大倍数的影响,从而进一步支持了我们的机理分析.     

冲击光波孤立子

尽管孤立子或孤立波现象出现在物理学的许多领域中,然而单模光学纤维是最为便利地进行这类实验研究的材料.由于光与介质在这些纤维中的非线性相互作用即折射率随光强变化,使得正常的光脉冲发散的趋势可以忽略.最新方法是Weiner等人证实暗脉冲,即在连续激光束中的断点同样可以稳定传播.另外,Rothenberg和Grischkowsky观察到锐光波孤立     

光孤波在线性色散介质中传输的稳定性分析

光孤波或光孤子由于具有在传输过程中保持波形不发生畸变等特点,而在超高容量的光通信及超快过程等方面有着广阔的应用前景,现已越来越引起人们的研究兴趣.目前对光孤子的研究虽大多集中于时间和空间分离的情况,即时间包络型和空间型的光孤子,但由于随着实验技术的飞速发展,在固体激光器中短至十几个飞秒的超短脉冲的产生,有必要在理论上讨论时空耦合情形下光脉冲的传输特性.对此,人们已作了一些解析及数值性的尝试研究.值得指出,人们最初之所以研究非线性介质中的光脉冲传输,其重要原因之一就是普遍     

Ce:LiNbO_3晶体双光束耦合的温度特性

温度对光折变效应的影响是光折变非线性光学中一个值得研究的问题,Cheng等研究了半导体光折变材料的这一问题,并指出氧化物光折变材料由于禁带宽度太宽而很难从实验上观测到温度的影响,我们在稳态下对掺铈铌酸锂晶体进行了实验研究,非常明显地观测到了温度对双光束耦合过程的影响,用Kukhtarve的带导模型和稳态耦合波方程,可以从理论上半定量地解释实验现象。     

中心对称光折变介质中双光子非相干耦合屏蔽孤子对

对外加电场的中心对称双光子光折变介质中两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束的耦合进行了研究, 预言了非相干耦合暗-暗、亮-亮及亮-暗中心对称双光子屏蔽空间孤子对的存在.     

富勒烯薄膜的波导Raman散射增强效应

以C_(60),C_(70)为代表的富勒烯材料,自Kr(?)tschmer等人发现其有效制备方法之后,已成为材料科学研究的热点之一,被认为在半导体、超导体、有机导体、非线性光学、金刚石薄膜合成、有机化学、医药、润滑等方面有着巨大的潜在应用价值.尤其是作为一种新型光学材料而倍受人们关注.C_(60)由于具有共轭大π电子云体系而表现出强烈的三阶非线性光学效应,使其有可能成为十分有前途的非线性光学材料,而其反饱和吸收特性则使其可以制成光限幅器件、光双稳器件和全光学开关等.本文研究了沉积于粗糙介质表面C_(60)薄膜的波导Raman散射(waveguide Raman scattering).波导Raman散射是结合集成光学和Raman散射的一种测试介质上薄膜性能的灵敏方法,文献[4]报道了C_(60)薄膜的波导Raman散射现象,但是用的光源为100mW的Ar~+激光.然而,这种较强的激光有可能破坏C_(60)膜中的分子结构诸如发生聚合反应等,从而影响其本征的Raman谱.本文报道了采用30mW的He-Ne激光为激发光源,观察到粗糙介质表面C_(60)薄膜的波导Raman散射增强效应.     

近十年来光镊研究的进展

光镊是建立在光的辐射压原理的基础之上的.光压概念的提出源于Newton时代.然而,它的实际应用却是在激光诞生以后才得以实现的.人们首先利用光压原理进行原子俘获等物理学研究.1970年,美国Bell电话实验室的一位学者Ashkin用一束TEM_(00)Gauss光束在垂直于光传播方向上束缚了水中乳胶微粒.这一实验的成功将辐射压的应用从原子量级扩展到了微米范围,奠定了光镊的研究基础.之后,Ashkin又设计了双光束光学势阱,初步实现了光镊的雏形.1986年Ashkin把单束激光引入高数值孔径物镜形成了三维光学势附,并证明了这种光     

超快强场激光在高温燃烧场中的成丝现象及其应用

超快强场激光在大气等光学介质中传输时会受到克尔自聚焦效应和等离子体散焦效应的动态调制,产生一种独特的非线性光学现象——激光成丝,在大气传感、太赫兹光谱产生、天气控制等研究领域具有重要的应用前景.针对超快强场激光在高温燃烧场成丝燃烧诊断应用,介绍了超快强场激光在燃烧场中成丝动力学过程以及传输成丝特性,综述了强场超快激光成丝诱导非线性光谱的机理及其在高温燃烧场诊断应用中的研究现状和进展,并探讨了当前强场超快激光成丝在该领域所面临的挑战和应用前景.     

卟啉化合物的反饱和吸收与三阶非线性光学效应

许多有机化合物当它在强光作用下其吸收系数将随入射光强的增加而减小,称作饱和吸收。这类现象已有许多学者进行过研究,人们注意到这类饱和吸收介质具有大的三阶非线性光学效应。但是对另一类介质,其吸收系数随着入射光强的增加而增加称作反饱和吸收的现象,却研究得很少。最近,Lee等人报告了在某些有机金属化合物中存在着反饱和吸收现象,并指出它可以作为光学限幅器。我们则在卟啉化合物中也观察到这种反饱和吸收现象,并显示出具有大的三阶非线性光学效应。     

中性原子束激光光学

普通光学中,人们利用辐射与物质的相互作用来控制光束,也可借助荷电和中性粒子束与光的相互作用对这些粒子加以研究和控制.本文中叙述原子束激光光学的新进展——实验学家如何用激光辐射压力控制中性原子.激光器的发明,为我们提供谱线亮度、单色性和定向性都很高的光源.原是几乎不可察觉的光压现象,现在成了控制原子运动的灵便手段.众多的实验表明,物理学家现在已可支配一种新的有效工具,足以激     

英将研发世界上最强大激光 可撕裂真空结构

继大型强子对撞机实验后,最近,英国科学家计划研发世界上最强大的激光,旨在以此解答一些宇宙中最根本的问题。该激光器产生的强光束与太阳照在地球上的光类似,但它的光束仅集中在像针刺点那么大的斑点上。这种光纤足以"撕裂"宇宙中最基本的物质形态——真空状态。与人们所认知的常识不     

a-Si/SiO2超晶格结构的非线性光学性质

用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了a-Si/SiO₂ 超晶格. 利用TEM和X射线衍射技术对其结构进行了分析, 并采用多种光谱测量手段, 如Raman光谱、吸收光谱和光致发光谱, 对该结构的光学性质进行了研究. 结果表明, 随纳米Si层厚度的减小, Raman峰发生展宽, 吸收边以及光荧光峰发生蓝移. 用单光束Z扫描技术研究了a-Si/SiO₂ 超晶格结构的非线性光学性质. 这一结果较多孔硅的相应值大两个量级. 还对影响非线性效应增强的因素进行了讨论.     

Ce:Mn:LN晶体光折变效应的研究

一、引言 铌酸锂(LiNbO_3,简称LN)晶体具有电光效应和非线性光学效应,通过离子掺杂可以改善晶体的性能。Fe:LN晶体的研究开展得较早,已实现了全息存储,光放大及位相共轭反射镜等,但是目前Fe:LN晶体的研究尚存在许多问题,例如,晶体对氩离子激光(λ=488nm)吸收大、光源能量损失多、输出光束散射强、空间分布不均匀等,各项性能参数有待进