本文關(guān)鍵詞：ZnO隨機(jī)激光器的設(shè)計(jì)及特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨機(jī)激光器是學(xué)者們目前研究的一種新型的微腔激光器,這種激光器是在受激輻射的機(jī)理上提出來的。由于其特殊的發(fā)光原理及光學(xué)特性,使得越來越多的學(xué)者開始研究隨機(jī)激光器。與傳統(tǒng)的激光器不同,隨機(jī)激光器沒有光學(xué)諧振腔。隨機(jī)激光器中的反饋來自兩種可能的機(jī)制：一種是光被無序介質(zhì)與空氣的界面局部反射回介質(zhì)內(nèi)部,從而形成反饋。另一種是光束在無序介質(zhì)內(nèi)形成閉合回路(這個閉合回路稱為環(huán)形腔),從而起到類似于諧振腔的反饋?zhàn)饔�。由于散射粒子的分布是隨機(jī)的,因此出現(xiàn)環(huán)形腔的位置是隨機(jī)的,隨機(jī)激光器出射激光的頻率、方向、強(qiáng)度都具有隨機(jī)性。與傳統(tǒng)激光器出射激光的單一性相比,隨機(jī)激光器出射激光的頻譜圖、模式數(shù)量、激光強(qiáng)度等,會隨著隨機(jī)介質(zhì)的體積、泵浦面積、泵浦強(qiáng)度等的變化而變化。本文以隨機(jī)散射粒子的發(fā)光原理及光波導(dǎo)的傳播特性為基本原理,提出了種新型的隨機(jī)激光器結(jié)構(gòu),優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù),來研究隨機(jī)激光器中光波的耦合,并對隨機(jī)激光器的輻射特性進(jìn)行分析。因此總結(jié)本文的主要工作可以分為以下點(diǎn)：(1)闡述了學(xué)者們研究隨機(jī)激光器的目的和意義、隨機(jī)激光器特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀等。同時分析了目前隨機(jī)激光研究領(lǐng)域中存在的問題,為新型隨機(jī)激光器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了思路。(2)以隨機(jī)激光器的原理及基本理論為基礎(chǔ),提出并設(shè)計(jì)了基于波導(dǎo)、Au和ZnO的新型隨機(jī)激光器結(jié)構(gòu)。利用時域有限差分(FDTD)方法,對該隨機(jī)激光散射系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了隨機(jī)激光器系統(tǒng)的光場分布和模式頻譜圖,并針對金粒子和金薄膜兩種情況進(jìn)行了對比分析。結(jié)果顯示,采用金粒子夾層時,出射激光模式數(shù)量減少,且單色性較好；而采用金薄膜夾層時,出射激光光強(qiáng)較大。(3)設(shè)計(jì)了帶有兩個圓形缺陷的ZnO隨機(jī)激光器,即在隨機(jī)分布的氧化鋅散射粒子中形成兩個對稱的圓形缺陷。利用時域有限差分法數(shù)值模擬了二維隨機(jī)散射系統(tǒng)中兩個對稱圓形缺陷間的距離D變化時的光場分布及模式頻譜圖,并進(jìn)行對比分析。分析出射激光的強(qiáng)度和中心波長與D的關(guān)系,得到D=0.8μm時為最佳情況。理想情況下,觀察散射系統(tǒng)在仿真過程中的光場分布圖。結(jié)果顯示,兩個圓形缺陷之間的電場強(qiáng)度經(jīng)過耦合得到放大,且隨著D的增大,出射激光的強(qiáng)度增強(qiáng)、光譜線寬度減小,模式數(shù)量減少。
【關(guān)鍵詞】：隨機(jī)激光器 波導(dǎo) 光場分布 模式頻譜 時域有限差分法
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究隨機(jī)激光器的背景和意義11-12
• 1.2 隨機(jī)激光器的研究現(xiàn)狀及存在問題12-14
• 1.3 隨機(jī)激光器的特點(diǎn)14-15
• 1.4 隨機(jī)激光器的應(yīng)用前景15-16
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 隨機(jī)激光器的理論研究方法18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 隨機(jī)激光器原理18-19
• 2.3 隨機(jī)激光器中的散射體材料19-20
• 2.4 隨機(jī)激光基本理論20-23
• 2.4.1 環(huán)形腔理論20-21
• 2.4.2 環(huán)形波導(dǎo)理論21
• 2.4.3 準(zhǔn)態(tài)模理論21-22
• 2.4.4 模式耦合理論22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 隨機(jī)激光器的數(shù)值研究方法24-37
• 3.1 引言24
• 3.2 FDTD基本原理24-34
• 3.2.1 Maxwell方程下的FDTD形式及Yee元胞24-28
• 3.2.2 直角坐標(biāo)系中的FDTD28-30
• 3.2.3 數(shù)值穩(wěn)定性30-32
• 3.2.4 PML邊界條件的設(shè)置32-33
• 3.2.5 激勵源的設(shè)置33-34
• 3.3 隨機(jī)介質(zhì)中光學(xué)增益的模擬34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 平板波導(dǎo)ZnO隨機(jī)激光器的設(shè)計(jì)37-53
• 4.1 引言37
• 4.2 平板介質(zhì)光波導(dǎo)理論37-38
• 4.3 線性光波導(dǎo)的電磁性分析38-44
• 4.3.1 電磁場基本方程38-40
• 4.3.2 電磁波模式性質(zhì)40-41
• 4.3.3 傳輸模的場分布41-43
• 4.3.4 導(dǎo)模截止條件43-44
• 4.3.5 歸一化參量44
• 4.4 基于Au和ZnO的波導(dǎo)隨機(jī)激光器的研究44-52
• 4.4.1 隨機(jī)散射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45
• 4.4.2 FDTD數(shù)值模擬45-46
• 4.4.3 隨機(jī)散射系統(tǒng)輻射特性分析46-52
• 4.4.4 隨機(jī)散射系統(tǒng)結(jié)果分析52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 雙缺陷ZnO隨機(jī)激光器的設(shè)計(jì)53-65
• 5.1 引言53
• 5.2 一般隨機(jī)激光器的時域理論分析53-55
• 5.3 一般隨機(jī)激光器的輻射特性分析55
• 5.4 缺陷ZnO隨機(jī)激光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及輻射特性分析55-63
• 5.4.1 缺陷ZnO隨機(jī)激光器散射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)56
• 5.4.2 FDTD法數(shù)值模擬56-57
• 5.4.3 缺陷ZnO隨機(jī)激光器輻射特性分析57-62
• 5.4.4 缺陷ZnO隨機(jī)散射系統(tǒng)結(jié)果分析62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間的主要成果70-71
• 致謝71

  本文關(guān)鍵詞：ZnO隨機(jī)激光器的設(shè)計(jì)及特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：428932