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光诱导孤子波导及双轴晶体中SHG的最佳相位匹配条件

2020-11-22阅读(525)

光诱导孤子波导及双轴晶体中SHG的最佳相位匹配条件

论文摘要

本文包含两部分研究内容:第一部分是光折变空间孤子及其诱导波导的理论分析和实验研究,第二部分是双轴晶体中二次谐波产生（SHG）的最佳相位匹配条件的确定。具体研究内容如下: （1）简要介绍了光折变晶体中的光折变效应及光折变空间孤子产生的机制,讨论了两种光折变晶体（SBN晶体和LiNbO3晶体）中的线性电光效应,从Kukhtarev方程组出发,详细地推导了一维光折变空间孤子理论,并给出其积分形式的解。 （2）对一维光折变空间孤子理论进行了数值求解,并进一步得到了孤子的强度半值宽度随孤子峰值强度比r（亮孤子）或ρ（暗孤子）的变化曲线;利用光束传播法（BPM）,对一维亮屏蔽孤子在晶体中的传播特性及其相互作用进行了数值模拟分析。 （3）数值分析了两种类型的扰动（即相位扰动和振幅扰动）对均匀入射光束的调制效果,在此基础上分别利用上述两种类型的光场扰动实验研究了LiNbO3:Fe晶体中一维暗光伏孤子的形成,并成功地在晶体中写入了平面孤子波导和Y型分叉波导;理论分析和实验研究了写入光束强度梯度取向对一维暗光伏孤子形成的影响,在此基础上提出了一种利用一维空间光孤子在块状晶体材料中写入通道波导的新方法,并在LiNbO3:Fe晶体中得到了实验验证。 （4）讨论并给出了双轴晶体中给定波矢所对应的光束偏振方向的计算公式,并在此基础上具体推导并修正了以往文献中所给出的双轴晶体中SHG的有效非线性光学系数的计算方法,为精确确定双轴晶体中SHG的最佳相位匹配条件提供了理论基础;作为特例,数值计算了有机非线性光学晶体二苯甲酮对两种基波（1.064um和0.808um）SHG的相位匹配条件及相应的有效非线性光学系数,根据所得结果确定出了相应的最佳相位匹配条件,在此基础上提出了用于SHG的二苯甲酮晶体的约束生长方案,并取得了令人满意的实验效果。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 孤子及光孤子概念的提出
  • 1.2 光折变相干空间孤子
  • 1.2.1 准稳态孤子
  • 1.2.2 屏蔽孤子
  • 1.2.3 光伏孤子
  • 1.3 光折变非相干空间孤子
  • 1.4 光折变空间孤子间的相互作用
  • 1.5 光折变空间孤子相对于克尔空间孤子的优点
  • 1.6 双轴晶体中SHG的最佳相位匹配条件研究现状
  • 1.7 论文主要工作
  • 第2章 一维光折变空间孤子理论
  • 2.1 光折变效应及光折变空间孤子产生的机制
  • 2.2 光折变动力学方程组
  • 2.3 光折变晶体的线性电光效应
  • 2.3.1 SBN晶体的线性电光效应
  • 3晶体的线性电光效应'>2.3.2 LiNbO3晶体的线性电光效应
  • 2.4 一维屏蔽孤子理论
  • 2.4.1 外加电场作用下非光伏光折变晶体中的稳态电荷场
  • 2.4.2 一维亮屏蔽孤子
  • 2.4.3 一维暗屏蔽孤子
  • 2.5 一维光伏孤子理论
  • 2.5.1 开路状态下光伏光折变晶体中的稳态电荷场
  • 2.5.2 一维亮光伏孤子
  • 2.5.3 一维暗光伏孤子
  • 本章小结
  • 第3章 一维屏蔽孤子及其相互作用的数值分析
  • 3.1 一维光折变空间孤子的数值模拟
  • 3.2 一维屏蔽孤子在晶体中的传播特性的数值分析
  • 3.2.1 无扩散影响下一维屏蔽孤子在晶体中的传播
  • 3.2.2 扩散效应对一维屏蔽孤子在晶体中的传播的影响
  • 3.3 两个亮屏蔽孤子的相互作用
  • 3.3.1 同相孤子间的相互作用
  • 3.3.2 反相孤子间的相互作用
  • 3.3.3 孤子间相互作用过程中的能量转移
  • 3.4 多个亮屏蔽孤子的相互作用
  • 本章小结
  • 3：Fe晶体中一维暗光伏孤子及其诱导波导'>第4章 LiNbO3：Fe晶体中一维暗光伏孤子及其诱导波导
  • 4.1 实验光路
  • 4.2 孤子写入光束的获取
  • 4.2.1 振幅型扰动引起的强度调制
  • 4.2.2 相位型扰动引起的强度调制
  • 4.3 平面光伏孤子及其诱导波导的实验研究
  • 4.4 Y型分叉孤子波导的写入
  • 4.5 利用一维暗光伏孤子写入通道波导的研究
  • 4.5.1 写入光束的强度梯度方向对一维暗光伏孤子形成影响的理论分析
  • 4.5.2 写入光束强度梯度取向对一维暗光伏孤子形成影响的实验研究
  • 3：Fe晶体中利用一维暗光伏孤子写入通道波导的研究'>4.5.3 LiNbO3：Fe晶体中利用一维暗光伏孤子写入通道波导的研究
  • 本章小结
  • 第5章 双轴晶体中SHG的最佳相位匹配条件
  • 5.1 SHG的相位匹配及其方法
  • 5.1.1 相位匹配
  • 5.1.2 相位匹配方法
  • 5.2 双轴晶体中光波偏振方向的确定
  • 5.3 双轴晶体中SHG的有效非线性光学系数
  • 5.4 有机双轴二苯甲酮晶体中SHG的最佳相位匹配条件
  • 5.4.1 二苯甲酮晶体中SHG的相位匹配条件
  • 5.4.2 二苯甲酮晶体中SHG相位匹配条件下的有效非线性光学系数
  • 5.5 用于SHG的二苯甲酮晶体的约束生长
  • 本章小结
  • 第6章 总结与展望
  • 6.1 本文工作总结
  • 6.2 展望及对后续工作的建议
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表和完成的论文及参加的科研项目
  • 致谢
  • 目录

    • 相关论文文献

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