二维随机激光器特性理论研究

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随机激光器作为一种新型的激光器,已经被研究了很多年,并成为激光物理界的一个研究热点。随机激光器主要研究光在增益无序介质中与介质相互作用而产生的受激辐射现象,具有非常重要的理论价值和广泛的应用前景。 本文的主要内容包括: (1) 总结和分析了随机激光器的研究现状,特别是相干反馈随机激光器的理论解释。 (2) 详细介绍了有限时域差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)的原理和算法,着重讨论和分析了激励源设置、FDTD法的稳定条件、PML吸收边界条件等几个关键问题,这些因素会直接影响模拟结果。 (3) 基于FDTD法,建立了二维随机激光器模型,并基于模型计算并分析了二维随机激光器腔内模式的各种特性,包括频谱时间演化特性、空间分布特性、形态学特性、阈值与饱和特性。数值计算表明,局域态的形成时间与泵浦强度有关,泵浦强度越强,局域态形成的时间也越短。二维随机激光器中每个模式都存在与之对应的空间分布区域,而且处于空间分布区域的颗粒对该模式的影响最大。通过裁剪二维随机激光器的外形,去掉某些空间分布区域而改变腔内模式的分布情况。另外,二维随机激光器拥有同普通激光器类似的阈值和饱和特性,寿命越长的模式,其阈值越小。 (4) 通过研究二维随机激光器的各种特性,可以进行随机激光器的选模。几种不同的选模技术,包括改变激光器的结构参数、局域泵浦、改变泵浦速率和介质的边界等。 (5) 分析了TM和TE模式的区别以及二维随机激光器的偏振特性.在相同的泵浦速率下,TM比TE具有更小的阈值和更大的输出强度。
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