本文選題：隨機(jī)激光 + 光子弱局域效應(yīng)��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著光學(xué)與光子學(xué)研究的逐步深入,人們開(kāi)始意識(shí)到原來(lái)被普遍視為負(fù)面因素的散射在實(shí)際應(yīng)用中有非常重要的價(jià)值,進(jìn)而與介質(zhì)中散射相關(guān)的研究熱點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生。光子在散射增益介質(zhì)中會(huì)經(jīng)歷多重散射,在受激輻射和強(qiáng)度反饋的作用下可以形成激光,這類激光的輸出模式和方向均具有一定的隨機(jī)性,這與散射體的分布和光子的隨機(jī)散射相關(guān),因此被稱為隨機(jī)激光。隨機(jī)激光器不需要諧振腔的反饋,具有很多傳統(tǒng)激光器無(wú)法比擬的特性,如體積小,成本低,用于顯示與成像時(shí)分辨率高等等,因此隨機(jī)激光器的出現(xiàn)可以與傳統(tǒng)激光器互補(bǔ),進(jìn)而拓展激光應(yīng)用的領(lǐng)域。因此在散射介質(zhì)中的隨機(jī)激光以及與之密切相關(guān)的光子局域效應(yīng)成為了研究的熱點(diǎn)。在本論文的研究工作中,我們利用摻釹磷酸鹽玻璃和鋯鈦酸鉛鑭陶瓷的光致散射和電致散射特性,研究光子在樣品中的多重散射和隨機(jī)行走方式,旨在實(shí)現(xiàn)介質(zhì)中的隨機(jī)激光振蕩與光子弱局域效應(yīng),進(jìn)而探索激光輸出的可調(diào)諧性。分析隨機(jī)激光振蕩與光子弱局域效應(yīng)之間的區(qū)別和內(nèi)在聯(lián)系,為實(shí)現(xiàn)三維固態(tài)介質(zhì)中多功能可調(diào)諧的隨機(jī)激光器與光放大器件奠定理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。我們首先研究了正常光照條件下高度透明的摻釹磷酸鹽玻璃中的隨機(jī)激光振蕩和光子弱局域效應(yīng)。分析了磷酸鹽玻璃中的光致散射規(guī)律,利用光子的多重散射和非相干反饋,結(jié)合光子在無(wú)序介質(zhì)中的擴(kuò)散理論,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了材料中的上轉(zhuǎn)換隨機(jī)激光,并對(duì)激光輸出模式和隨機(jī)振蕩等特性進(jìn)行了分析�；诠庾拥木钟蚧碚�,通過(guò)對(duì)介質(zhì)中光子的背向散射和激光輸出拖尾時(shí)間等實(shí)驗(yàn)參數(shù)的測(cè)量,研究了介質(zhì)中光子的弱局域現(xiàn)象和非相干反饋?zhàn)饔玫淖兓?guī)律。在上述工作基礎(chǔ)上,為增加光致散射的能力,并同時(shí)提高激光輸出的可調(diào)諧性,我們選擇了可以接納更多稀土發(fā)光中心的全固態(tài)電光陶瓷材料來(lái)替代磷酸鹽玻璃。研究了摻釹鋯鈦酸鉛鑭鐵電陶瓷中的隨機(jī)激光振蕩與光子弱局域效應(yīng)。根據(jù)材料的光致散射特性和光子在散射介質(zhì)中的傳輸理論,討論了光子散射強(qiáng)度L/lt和傳輸平均自由程lt隨泵浦光強(qiáng)度的變化規(guī)律,進(jìn)而對(duì)材料中光子的透(反)射率、激光輸出拖尾時(shí)間和吸收增益等特性隨散射強(qiáng)度的變化規(guī)律進(jìn)行了分析。在實(shí)現(xiàn)材料上轉(zhuǎn)換隨機(jī)激光振蕩的基礎(chǔ)上,利用散射介質(zhì)中的吸收系數(shù)變化規(guī)律,對(duì)不同濃度釹離子摻雜樣品中隨機(jī)激光的輸出強(qiáng)度、斜率和閾值等激光輸出參數(shù)進(jìn)行了調(diào)制。利用鋯鈦酸鉛鑭鐵電陶瓷的電致散射實(shí)現(xiàn)隨機(jī)激光的可調(diào)諧性,我們?cè)陔姇灧烹姺諊?研究了摻釹鋯鈦酸鉛鑭鐵電陶瓷的隨機(jī)激光振蕩可調(diào)諧性。實(shí)驗(yàn)中,利用光子在介質(zhì)中的散射強(qiáng)度和吸收系數(shù)的變化規(guī)律,對(duì)各模式上轉(zhuǎn)換隨機(jī)激光的輸出強(qiáng)度進(jìn)行了調(diào)制。利用短波脈沖激光對(duì)材料的瞬態(tài)散射作用,分析了發(fā)射光子從自發(fā)輻射向受激輻射的轉(zhuǎn)變過(guò)程,并實(shí)現(xiàn)了材料中瞬態(tài)的隨機(jī)激光振蕩。為證實(shí)隨機(jī)激光振蕩與光子弱局域效應(yīng)的普遍性而不僅局限在釹摻雜增益介質(zhì)中,我們?cè)陔姇灧烹姺諊卵芯苛讼⊥翐诫s鋯鈦酸鉛鑭陶瓷各波段的吸收強(qiáng)度與散射強(qiáng)度的依賴關(guān)系,并對(duì)Er3+/Yb3+摻雜鋯鈦酸鉛鑭陶瓷上轉(zhuǎn)換光譜強(qiáng)度進(jìn)行了調(diào)制。在電暈放電氛圍下,對(duì)Er3+摻雜鋯鈦酸鉛鑭陶瓷中不同信號(hào)光的受激輻射光放大行為進(jìn)行了研究。通過(guò)建立散射介質(zhì)中的速率方程,對(duì)引起各波段受激光放大動(dòng)態(tài)過(guò)程中所呈現(xiàn)出的明顯差異進(jìn)行了理論分析。
[Abstract]:In this paper , we study the random laser oscillation and photon weak local effect of photon in the medium .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ174.1

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