白光和激光产生的调制不稳定性的比较

发布时间：2019-10-26 18:59

【摘要】：在非线性自散焦LiNbO_3∶Fe晶体中,实验观察了用激光作光源和用白光作光源两种情况下所产生的调制不稳定性,并从三个方面对这两种情况进行了比较。实验结果表明:在两种情况下,达到稳定状态前,MI现象都会随辐照时间的增加而变得越来越清晰,并且MI图样都会随着入射光束形状的变化而变化。不同的是,用白光作光源时,灯丝长度方向与晶体c轴方向的夹角大于等于45°时出现MI,而用激光作光源时,入射光束方向与c轴方向的夹角不大于45°才出现MI。
【图文】：

滤波器图,偏振分光棱镜,半波片,图样

ｂＯ３∶Ｆｅ晶体前表面上（ＬｉＮｂＯ３∶Ｆｅ位于透镜Ｌ２的后焦点之后），晶体表面的像均通过成像透镜Ｌ３（焦距ｆ３＝１００ｍｍ）成像在ＣＣＤ上。已用杨氏干涉仪测出沿着灯丝方向和垂直灯丝方向的相干长度分别为１．４μｍ和１５μｍ。图１白光作光源时产生ＭＩ图样的装置Ｌａｍｐ－普通白炽灯；Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３－普通圆透镜；ＬＮ－ＬｉＮｂＯ３∶Ｆｅ晶体；箭头表示晶体的ｃ轴方向。１．２激光ＭＩ的实验装置图２为激光ＭＩ的实验装置图。来自氦氖激光器的一束功率为４０ｍＷ，波长为６３２．８ｎｍ的光被ＰＢＳ分为光束Ⅰ和Ⅱ，光束Ⅰ逐次通过λ／２ＷＰ、ＳＦ、Ｌ１、Ｌ２后变为一条很窄的线形光束，入射到ＬｉＮｂＯ３∶Ｆｅ晶体的前表面上（晶体尺寸大小为５×１０×１０ｍｍ３，掺铁浓度０．０３ｗｔ％）。晶体后表面经Ｌ３成像在ＣＣＤ里，ＡＴ的作用是改变进入ＣＣＤ中的光强的大小。光束Ⅱ途径Ｌ４、Ｌ５后作为读出光，探测晶体表面的成像情况。图２激光作光源时产生ＭＩ图样的装置ＰＢＳ－偏振分光棱镜；λ／２ＷＰ－半波片；ＳＦ－空间滤波器；Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５－圆透镜；Ｍ－半透半反镜；Ｌ２－柱面透镜；Ｍ１，Ｍ２－平面镜；ＬＮ－ＬｉＮｂＯ３∶Ｆｅ晶体；ＡＴ－衰减片。２实验结果２．１ＭＩ与辐照时间ｔ的关系２．１．１白光ＭＩ与辐照时间ｔ的关系在晶体ｃ

灯丝,灯丝形状,图样,白光

）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ａ）晶体入射面的光强分布情况；（ｂ）－（ｃ）晶体出射面在０°，３０°，４５°，５２°时的光强分布情况；（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）分别为０°，３０°，４５°时用平行光读出的晶体出射面的光强分布情况；ｂ－光束的方向；ｃ－晶体ｃ轴的方向。图６ＭＩ与光束方向和ｃ轴方向二者夹角的关系２．３ＭＩ图样形状与入射光束形状的关系２．３．１白光ＭＩ与灯丝形状的关系实验表明，灯丝形状会影响ＭＩ图样，其结果如图７所示。当灯丝方向竖直时，出现竖直的ＭＩ条纹，如７（ａ）；当灯丝弯曲时，则出现弯曲的ＭＩ条纹，如７（ｂ）。（ａ）灯丝沿竖直方向（ｂ）灯丝弯曲图７灯丝形状改变白光ＭＩ图样２．３．２激光ＭＩ与入射光束形状的关系由图４和图６可看出当入射光束为线状光束时，出现的ＭＩ图样也为线状条纹。其它条件均保持不变，将柱面透镜Ｌ２换成普通的凸透镜，，此时入射晶体的光束变成了圆形光斑，得到的实验结果如图８所示［１６］。晶体入射面的光强分布情况如８（ａ）所示；２０ｍｉｎ后ＭＩ现象开始出现，并在１２０ｍｉｎ后达到稳定，图８（ｂ）为晶体出射面在稳态时的光强分布情况，在图中可以看到破碎的散斑；图８（ｃ）是达到稳态后用平行光在晶体出射面读出的光强分布情况，可以读出破碎的散斑。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ａ）晶体前表面的光强分布情况；（ｂ）１２０ｍｉｎ时在晶体出射面上的光强分布情况；（ｃ）１２０ｍｉｎ时用平行光读出的晶体出射面的光强分布情况。图
【作者单位】：菏泽学院物理与电子工程系;
【基金】：国家自然科学基金(11447145) 菏泽学院科学研究基金(XY16KJ06)
【分类号】：O437

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