本文選題：光束傳播特性 + 多光束耦合��； 參考：《山東大學》2017年碩士論文

【摘要】：光折變晶體因具有優(yōu)良的電光性能而被廣泛地應用于光電子技術(shù)領域。改善和提高晶體材料的光折變性能有利于提高其潛在的應用價值。多年來,人們在改善和提高晶體材料光折變性能方面做了大量工作,如對晶體摻雜、施加外電場、改變背景光強度、改變溫度及對晶體進行相對平移操作等。但是,有關頻率不同但沿相同的傳播軌跡導入晶體的多束光對晶體光折變性能影響的研究基本沒有�；诖�,本文主要在無偏壓條件下,研究當頻率不同但傳播軌跡相同的多束光導入晶體時,其對晶體光折變性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:1.綜述了改善和提高晶體材料光折變性能的研究進展。改善晶體材料光折變性能的方法有很多,如向晶體中摻入光折變敏感雜質(zhì)能提高晶體光折變性能;對晶體施加外電場使晶體內(nèi)部形成非均勻屏蔽,可以改變晶體形成的空間電荷場;對晶體施加背景光并改變背景光強度可改變晶體中遷移載流子的密度,影響晶體中形成的空間電荷場,進而影響晶體光折變性能;改變環(huán)境溫度可影響晶體內(nèi)部載流子的遷移速度,進而影響晶體中形成的空間電荷場;晶體被相對平移是在晶體內(nèi)引入了附加場,改變了晶體中空間電荷場的分布。2.在無偏壓條件下,實驗研究了當摻鐵鈮酸鋰晶體中存在頻率不同但傳播軌跡相同的雙光束時,其光折變性能的變化。根據(jù)實驗要求,合理搭建了實驗平臺,并在實驗中,保持信號光(目標光束即研究對象)的光強不變。首先,通入信號光,當晶體的折射率變化達到飽和時,信號光束呈自散焦狀態(tài)。其次,沿相同的傳播軌跡導入另一束光(在文中被稱為輔助光,并通過斬波器控制其脈沖頻率),信號光束由自散焦向自聚焦轉(zhuǎn)變。然后,分別改變輔助光的脈沖頻率、光強進行對比實驗,發(fā)現(xiàn)脈沖頻率或光強越大,信號光束的自聚焦程度越大。最后,移去輔助光,信號光恢復到自散焦狀態(tài)。實驗研究表明:當摻鐵鈮酸鋰晶體中存在頻率不同但傳播軌跡相同的雙光束時,晶體的光折變性能發(fā)生改變。3.理論探討并通過數(shù)值法模擬了頻率不同但傳播軌跡相同的多束光對晶體中光束傳播特性的影響。理論研究了等效附加場、等效暗輻射對晶體中空間電荷場的影響,并嘗試對空間電荷場的表達式進行了推導。修正了非線性波動方程,確定了相關參數(shù),并對其數(shù)值求解。通過數(shù)值法模擬了在雙光束耦合條件下,摻鐵鈮酸鋰晶體中信號光束的傳播特性。理論分析及數(shù)值模擬的結(jié)果進一步佐證了實驗結(jié)果。
[Abstract]:Photorefractive crystals are widely used in the field of optoelectronics due to their excellent electro-optic properties. Improving and improving the photorefractive properties of crystal materials is beneficial to its potential application value. Over the years, a great deal of work has been done to improve the photorefractive properties of crystal materials, such as doping crystal, applying external electric field, changing the intensity of background light, changing temperature and performing relative translation operation on crystal. However, there is no study on the effect of multi-beam light on the photorefractive properties of crystals with different frequencies but along the same propagation path. Based on this, the effect of multi-beam light with different frequency but the same propagating path on the photorefractive properties of the crystal is studied under the condition of no bias voltage. The main research contents are as follows: 1. The progress in improving and improving the photorefractive properties of crystal materials is reviewed. There are many ways to improve the photorefractive properties of crystal materials, such as the incorporation of photorefractive sensitive impurities into the crystals can improve the photorefractive properties of the crystals, and the application of an external electric field to the crystals causes the formation of non-uniform shielding inside the crystals. The space charge field formed by the crystal can be changed by adding background light and changing the intensity of the background light, which can change the density of the carrier migration in the crystal, affect the space charge field formed in the crystal, and then affect the photorefractive property of the crystal. Changing the ambient temperature can affect the transport speed of carriers in the crystal, and then affect the space charge field formed in the crystal, and the relative translation of the crystal is the introduction of additional field in the crystal, which changes the distribution of the space charge field in the crystal. Under the condition of no bias voltage, the photorefractive properties of lithium iron doped lithium niobate crystals with different frequencies and the same propagation path have been studied experimentally. According to the requirements of the experiment, a reasonable experimental platform is set up, and in the experiment, the intensity of the signal light (the target beam is the object of study) is kept constant. Firstly, when the refractive index of the crystal reaches saturation, the signal beam is self-defocusing. Secondly, another beam is introduced along the same path of propagation (called auxiliary light in this paper, and its pulse frequency is controlled by chopper, and the signal beam changes from self-defocusing to self-focusing). Then, the pulse frequency of the auxiliary light is changed, and the intensity of the light is compared. It is found that the greater the pulse frequency or intensity, the greater the self-focusing degree of the signal beam. Finally, the auxiliary light is removed and the signal light returns to self-defocusing. The experimental results show that the photorefractive property of lithium niobate doped with iron is changed when there are two beams with different frequencies but the same propagation path. The effects of multiple beams with different frequencies but the same propagating trajectory on the propagation characteristics of the beams in the crystal are investigated and simulated by numerical method. The effect of the equivalent additional field and the equivalent dark radiation on the space charge field in the crystal is studied theoretically, and the expression of the space charge field is derived. The nonlinear wave equation is modified and the relevant parameters are determined and solved numerically. The propagation characteristics of signal beams in Fe-doped lithium niobate crystals are simulated numerically under the condition of double beam coupling. The theoretical analysis and numerical simulation results further support the experimental results.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O734

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本文編號：1911239