超高斯型激光脉冲的反饱和吸收光限幅效应

发布时间：2021-06-25 09:14

　　本论文利用克兰克—尼科尔森差分法,求解激光场的傍轴波动方程和基态粒子数速率方程,研究了超高斯型激光脉冲（n=1、2、5和m=1、2、5）与富勒烯碳60（C60）分子的相互作用过程,模拟了不同阶次的纳秒强场超高斯型激光脉冲在介质中的传播演化情况以及粒子数转移情况。数值模拟结果显示,当强场超高斯脉冲在C60分子介质中传播时表现出了明显的反饱和吸收光限幅行为。由于C60分子具有较强的反饱和吸收能力,入射的超高斯脉冲的时空包络形状在传播过程中被明显重塑,脉冲宽度减小。在传播过程中,脉冲的前沿部分略有减弱,主要是由基态的线性吸收引起,而脉冲的主体和后沿部分明显减弱,主要是由两步（单重态→单重态）×（三重态→三重态）非线性序列双光子吸收引起。入射的平顶型超高斯脉冲在C60分子介质的出射端几乎被整形成高斯型脉冲,同时脉冲持续时间由10ns缩短到1.0ns,降低了一个数量级。输入的超高斯脉冲的时空阶数越大,在传播过程中脉冲被吸收的越厉害,出射脉冲的宽度越小。在一定的光强范围内,入射激光脉冲的光强越强,出射脉冲的强度越小,光限幅特性越好,同时波长为650nm的激光脉冲要比波长为532nm的同阶次的超高斯... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．３反饱和吸收过程??

而光限幅效应的物理机制主要包括：双光子吸收反饱和吸收??（／？似、自散焦、自聚焦、非线性散射等。本论文研宄主要涉及由反饱和吸收??机制引起的光限幅效应，如图１．３。??Ｉ?Ｉ??ｍｍｍｍｍ?〒?Ｉ??ｉｉｉ１—，??ｉ?－?．?■??、?１???．．．．．．??Ｔ＼??ｉ?ｚ??ｉｗ／Ａ??Ａ．．?．．．．．?．＇．．：：??图１．３反饱和吸收过程??在激光场作用下，介质分子吸收光子的能量，从基态＆跃迁到了第？激发??态＆，并且以非常快的速度迟豫到最低三重态７１。处于第一激发态和最低厂重??态上的介质分子能够第二次获得光子能量跃迁到＆和乃态，并迅速返回到第－??激发态和最低三重态。如果分子介质激发态的吸收截面大丨姑态吸收截面，在脉??冲与物质相互作用过程中将出现反饱和吸收现象。通常反饱和吸收现象的发生要??求分介质具冇较宽的光场响应波段，较快的系间跨越速率以及较大的激发态吸??收截面。??１．４．３光限幅效应??光限幅效应％是一种与入射光场强度以及材料的光场透射率有关的强场非??线性光学现象。当入射光强比较小，材料具有比较高的光强透射率，出射光强会??随着入射光强的增加呈线性增加

ＵＲ??２５?３０?３５?４０?４５?５０?５５?〇?５?１０??ｔ（ｎｓ）?ｌ（ｒ，Ｌ／２，ｔ）（ＭＷ／ｃｍ２）??图４－ｌ?（ａ）入射超高斯场ｚ?＝?－０．２５ｍｍ，（ｂ）介质末端出射场ｚ?＝?０．２５?ｍｍ，ｎ＝ｌ，??ｍ＝５，波长为?６５０ｎｍ，光强为／Ｑ?＝?１０１２?Ｗ／ｍ２，ｒＤ?＝丨?０?ｎｓ，ｗ〇＝ｌ?ｍｍ，介质浓度??为Ａ丨＝１０２ｆ＞?ｉｒｆ３，介质长度为ｚ?＝?０．５?ｍｍ。??１８??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3248940