發(fā)布時間：2017-08-25 01:01

  本文關(guān)鍵詞：超快激光作用下雙光子吸收方程及解的研究

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【摘要】：目前,國內(nèi)外用來測量介質(zhì)分子(或原子)雙光子吸收(TPA)截面的方法可以概括為物理和化學兩類方法。其中物理方法包括z-掃描技術(shù)和非線性透過率法(NLT)等;化學方法主要包括雙光子誘導熒光法(TPIF)及雙光子瞬態(tài)光譜法等。美國加州大學教授P.M.Rentzepis等對比了這兩類方法后發(fā)現(xiàn),對于標準熒光物Rhodamine等物質(zhì)而言,由這兩類方法確定出的分子TPA截面的值存在較大的差別,并且傾向于化學方法的結(jié)果。物理方法測量TPA截面是依據(jù)傳統(tǒng)的非線性吸收方程。該方程中沒有包含光強隨時間變化的任何信息,對于入射光為高峰值功率的超快激光而言,其脈沖的時域變化特征從中無法得到體現(xiàn)。故由該方程得到的非線性透過率,對于不同脈沖激光的適用性值得進一步研究。鑒于近年來超快激光技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應用,研究其超快特性在雙光子吸收方程和相應非線性透過率中的影響,特別是對于非熒光物質(zhì),將有助于更進一步客觀揭示介質(zhì)分子的雙光子吸收特性。本文從Maxwell方程出發(fā),結(jié)合超快激光的瞬態(tài)特性,對非磁、非導電和無自由電荷的三階非線性均勻介質(zhì)系統(tǒng),在忽略線性吸收和色散的影響下,推導并得到了一個針對超快激光作用的TPA非線性偏微分方程。以高斯脈沖激光為例,并根據(jù)高斯函數(shù)的特點,通過對該偏微分方程中的光強對時間的二階微分項和一階微分平方項與光強的平方成正比的近似,得到一個近似解。通過對該近似解中的脈寬進行分析,發(fā)現(xiàn)脈寬是隨著激光的傳播而展寬的。基于該近似解,進一步給出了與之相對應的非線性透過率表達式。結(jié)果顯示:基于該近似解的非線性透過率,不僅與脈沖激光的峰值強度、樣品的厚度、以及TPA系數(shù)有關(guān),而且還與描述脈沖主要特性的物理量—半峰寬度以及激發(fā)光的頻率有關(guān)。利用MATLAB軟件重復出了Rhodamine等物質(zhì)的非線性透過率實驗曲線。根據(jù)近似解的非線性透過率,進一步數(shù)值擬合了這些物質(zhì)的實驗曲線。結(jié)果顯示:基于超短脈沖瞬態(tài)特性的非線性透過率得出的介質(zhì)TPA系數(shù)要大于傳統(tǒng)非線性透過率參考公式給出的相應結(jié)果,并與雙光子誘導熒光法確定出的相應結(jié)果定性吻合。以上結(jié)果說明,超快激光的脈沖瞬態(tài)特性,對用非線性透過率物理方法確定TPA系數(shù)有著重要影響。
【關(guān)鍵詞】：超快激光 非線性偏微分方程 非線性透過率法 雙光子誘導熒光法
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O437;O175.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 超快激光及其應用簡介9-11
• 1.3 本論文的主要內(nèi)容11-14
• 第二章 雙光子吸收原理及實驗方法14-22
• 2.1 雙光子吸收（TPA）的基本原理14-15
• 2.2 測量TPA截面的實驗原理及方法15-22
• 2.2.1 NLT法15-17
• 2.2.2 TPIF法17-19
• 2.3.3 測量TPA截面兩種實驗方法的對比分析19-22
• 第三章 基于超快激光時域特性的雙光子吸收方程及其求解22-45
• 3.1 超快激光作用下TPA的偏微分方程22-27
• 3.1.1 理論基礎22-24
• 3.1.2 TPA偏微分方程的理論推導24-27
• 3.2 TPA偏微分方程的求解27-45
• 3.2.1 基于高斯脈沖函數(shù)特性對TPA方程的近似解28-40
• 3.2.2 TPA偏微分方程的解析解的進一步分析40-45
• 第四章 總結(jié)與展望45-47
• 4.1 總結(jié)45
• 4.2 展望45-47
• 參考文獻47-51
• 致謝51-53
• 攻讀學位期間所取得的相關(guān)科研成果53

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 徐潤君,陳心中;激光雷達在軍事中的應用[J];物理與工程;2002年06期

2 黃佑香;張慶茂;廖健宏;周永恒;;飛秒激光微加工技術(shù)的評述與展望[J];金屬熱處理;2008年06期

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本文編號：734129