论文摘要
光折变效应能在光折变晶体中产生空间电荷场,在这个电场的作用下使光折变材料的折射率发生变化,在材料内部就形成了一个类似透镜的折射率分布,从而对光束进行散射。目前光折变效应已被广泛应用于实时光学信息处理。我们知道高斯光束经过普通透镜后仍然是高斯光束,可是其压缩比不高(2~3)。而光折变效应具有类透镜效果,所以为了寻求更低的压缩比,本文研究了高斯光束在光折变晶体中(非光伏和光伏)的传输,对其影响因素及传输质量进行了系统的研究。本文基于相关的光折变效应的基本理论,从Kukhtarev提出的带输运模型出发,结合标准速率方程,连续性方程和高斯定律得到了光折变效应产生的空间电荷场,代入Helmholtz方程,得到了高斯光束在光折变晶体中的动态传输演化方程。然后基于分别建立的相应物理模型,对高斯光束在非光伏和光伏光折变晶体中的动态传输演化作了详细的数值模拟,从外加电场,晶体损耗,入射光强三方面研究了传输时它们对高斯光束腰宽和强度的影响。结果表明:第一,对光束在光折变晶体中传输演化进行了模拟研究,发现高斯光束随外电场,晶体损耗和入射光强的变化会发生周期性的压缩,峰值光强也随之周期性衰减。随着电场的增大或者损耗的增加,压缩周期距离变得越来越短;而随着入射光强的增大,压缩周期距离则会变得越来越长。其次,对于光伏光折变晶体,发现当光伏场参数α> 0时,通过调节电场大小以及改变电场极性可以使高斯光呈现出周期性的压缩;当α< 0时或在非光伏光折变晶体中,只能在电场为正的条件下通过调节电场的大小使高斯光呈现出周期性的压缩。最后,对高斯光束在SBN, LiNbO3, BaTiO3晶体中传输时的最大压缩比进行了计算,并对此三种晶体对高斯光束的压缩情况进行了对比。结果表明:在外加电场、损耗和入射光强变化时,SBN晶体的压缩效果最有效,最大可达4.5。