随机激光的泵浦阈值特性研究

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随机激光因其具有独特的优点,现已成为国际激光界的热门研究领域,其中泵浦阈值特性因其重要性成为该领域的研究焦点,但目前该研究尚处初级阶段,理论发展还不十分完善。本文主要从实验、理论及数值模拟三方面对随机激光的泵浦阈值特性进行了一定的研究。首先从表征随机激光特征的几个长度参量出发,分别对随机介质的扩散区域(非相干反馈)和局域区域(相干反馈)的泵浦阈值特性进行了理论研究。然后对随机激光泵浦过程中,阈值前后的发射光强、激发模式以及光子数分布,进行了理论及实验上的分析与探讨。并研究了随机介质、泵浦源以及外部环境等因素对随机激光阈值特性的影响。 在理论和实验研究的基础上,利用麦克斯韦(Maxwell)方程与四能级反转粒子数的速率方程相耦合的理论模型,采用时域有限差分方法(FDTD)和MATLAB程序对随机激光泵浦阈值特性进行了数值模拟与计算,模拟结果显示:随着泵浦速率的增大,出现了阈值前后电场强度局域态及频谱模式数的改变;随着散射体粒径的增大,浓度的增大,阈值呈现下降的趋势;随着样品长度的增大,随机强度的增强,阈值也呈现下降的趋势。该结果为随机激光阈值条件的优化设计提供了依据。
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