激光器的设计与制作教学提纲.ppt

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1965年:Giordmaine和Miller光学参量放大和振荡 在受激拉曼散射的启示下,与声波激发相关的受激布里渊散射,与熵波激发有关的受激瑞利散射,与分子取向激发有关的瑞利翼散射等也被观察到。 上世纪60年代初及中期,在上述非线性现象发现的同时以Bloembergen布鲁姆伯格及他的学生为主基本建立了以介质极化和耦合方程为基础的非线性光学理论 Bloembergen(非线性光学的先驱——尼古拉斯·布鲁姆伯格)是非线性光学理论的奠基人。他提出了一个能够描述液体、半导体和金属等物质的许多非线性光学现象的一般理论框架。他和他的学派在以下三个方面为非线性光学奠定了理论基础: 物质对光波场的非线性响应及其描述方法; 光波之间以及光波与物质激发之间相互作用的理论; 光通过界面时的非线性反射和折射的理论。 理论和实验相结合,一系列三阶非线性光学效应也相继发现。而且还发现:只要有足够的光强,三阶非线性效应存在于所有的介质中。 1962年,Askaryan(阿斯卡莱恩)在理论上提出由于折射率随光强变化从而使激光束在传播中可能出现自聚焦。1964年,Hercher(赫彻)在一束功率为几兆瓦的调Q激光束通过固体时,观察到排成许多条线的损伤斑点,斑点的直径只有几个微米。很快Chiao等人提出了自陷模型解释了该现象。 70年代初,光学克尔效应得到实验验证。 光学相位共轭 光学相位技术是非线性光学较广泛应用的技术之一。在今天的光通讯技术领域,也用来补偿光纤长距离传输造成的信号畸变,在激光技术领域,用来被偿激光束在激光介质内传播产生的光束畸变。 相位共轭镜反射光束 普通反射镜 什么叫相位共轭?如果一个过程中,输出波的相位是输入波相位的复共轭,那么这种过程被定义为相位共轭。换名话说,这种过程把输入波的相位颠倒。。相当于相位共轭的输出波相对于输入波反向地传播,空间发生完 全反转,这样的相位共轭反射镜,与传统的反射镜完全不同,它将输入波的空间形状按原路复制返回. 自聚焦现象:光束在材料中被聚焦,使焦点处达到高于固体损伤阈值的功率密度,从而出现损伤斑点 自聚焦 自聚焦的机理:自聚焦是一种感应的透镜效应。光束在非线性介质中传播时,光束自作用使其波前发生畸变而引起的。 平面波: 弱会聚波: 强会聚波: 发散波: 自聚焦 1976年,贝尔实验室的Gibbs等人利用非线性标准具观察到由于折射率随光强变化产生的光学双稳态效应,从而开始了无论在物理上还是在应用上都是十分重要的非线性光学研究的一个分支:光学双稳态的研究。 光学双稳态 光学双稳态技术可以制作出这样的装置,它对光强的透射(或反射)有两个稳定的状态,高透、全反。透过率曲线类似于电磁学中的磁滞回线。 吸收型光学双稳态效应 F-P腔 饱和吸收体 I in I out I out I in 光学双稳态器件是依据非线性介质吸收光后,引起非线性折射率变化(色散改变),及共振吸收饱合效应引起的 如果在一个法布里-珀罗干涉仪中填满非线性介质,那么,由于光场感应的折射率,通过该干涉仪的单色光束的透过率就与光束的强度有关。例如,当干涉仪的间隔被调谐到使透过率达到峰值的数值时,当一个强光束照射时,干涉仪便开始失谐,这是因为光场感应的折射率已使通过该干涉仪的光束产生了一个附加的相位变化。一般,非线性法-珀干涉仪的透过率是光强的高阶非线性函数,并与干涉仪的初始偏置有关。通常用来实现光强限制、差分放大、双稳态。 70年代中期发现利用四波混频可以实现相位共轭,这是非线性光学中一个重要的发现。开拓了非线性光学相位共轭这个重要的研究领域。 各种相干瞬态光学效应作为非线性光学的另一类,也在60及70年代初相继提出和实现。 64年预言并观察到光子回波; 67年发现了光学自感应透明; 69年预言并观测到光学章动; 72年观察到光学自由感应衰减。 70年代开始非线性光学的应用研究:一方面给非线性光学注入了持续发展的动力;另一方面研究成果进一步丰富了非线性光学的内容。 扩展相干光源 倍频、和频、多倍频:蓝光、紫光、紫外光 差频:红外激光 参量振荡:可见光、近红外、红外、远红外可调谐激光器 受激Raman散射、四波混频、参量振荡(气体):紫外光、真空紫外光可调谐激光器 1990年以来,非线性光学在如下领域取得了重大的进展: 飞秒区非线性光学性质的研究,以及飞秒化学和飞秒生物学; 有源、无源半导体器件在光通信中的应用; 光纤中的非线性光学,光孤子; 大容量、高速光存储 X激光器; 压缩态的实验进展; 非线性光学已经成为高科技,尤其是光电子技术、光子学、光子技术的基础 非线性光学的发展趋势: 1,从连续、宽脉冲向皮秒、飞秒超短脉冲发展; 2,从稳态向动态发展; 3,从强光非线性向弱光非线性发展;

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