光泵双光子激光的全量子理论

本文给出一均匀增宽的三能级原子模型,在泵浦场和激光场同时存在时,讨论了双光子激光的增益、频率位移及弱泵浦时,稳态运转的阈值条件。同时讨论了相干泵浦对激光线宽的影响。其结果和仅存在非相干泵浦和泵浦不存在时的结果作了比较。     

光抽运双光子激光朗之万量子理论

本文采用朗之万量子理论获得光抽运双光子激光具有双光子损耗时的朗之万方程,进一步获得稳态平均光子数、频率牵引、线宽和动态斯塔克效应,对激光增益来源的分析表明,非相干抽运仅有单双光子两步过程有贡献,而相干抽运,除上述过程外还有单双光子一步过程有贡献,而且,上述两个过程都受到负反馈和饱和因子的制约,线宽与稳态平均光子数无关。 关键词：     

双原子分子多光子电离强场效应的含时波包动力学研究

强激光非线性条件下分子的多光子电离过程呈现出较为明显的强场效应.由于这种效应不能用传统的量子微扰论来处理,“缀饰态”模型方法提供了物理图象清晰的处理光与物质相互作用的方案.本文基于含时波包动力学的基本理论,将激光场看作经典场,利用“缀饰态”模型研究了强场下双原子分子(NO、RbI等)的多光子电离过程.研究表明,激光场的强度、泵浦-探测脉冲延迟时间等对多光子电离光电子能谱的形状有着重要的影响,而这种影响是由光诱导势引起的.另外,在研究具有两个连续态的RbI体系时,自电离现象的发生也与势能面的交叉密切相关,并受外场强度的影响.本文计算模拟外场中分子的光电子能谱时所得到的强场效应对理解和实现原子分子过程的激光操控具有重要的意义.     

双原子分子多光子电离强场效应的含时波包动力学研究

强激光非线性条件下分子的多光子电离过程呈现出较为明显的强场效应.由于这种效应不能用传统的量子微扰论来处理,"缀饰态"模型方法提供了物理图象清晰的处理光与物质相互作用的方案.本文基于含时波包动力学的基本理论,将激光场看作经典场,利用"缀饰态"模型研究了强场下双原子分子(NO、RbI等)的多光子电离过程.研究表明,激光场的强度、泵浦-探测脉冲延迟时间等对多光子电离光电子能谱的形状有着重要的影响,而这种影响是由光诱导势引起的.另外,在研究具有两个连续态的RbI体系时,自电离现象的发生也与势能面的交叉密切相关,并受外场强度的影响.本文计算模拟外场中分子的光电子能谱时所得到的强场效应对理解和实现原子分子过程的激光操控具有重要的意义.     

双原子分子多光子电离强场效应的含时波包动力学研究

强激光非线性条件下分子的多光子电离过程呈现出较为明显的强场效应．由于这种效应不能用传统的量子微扰论来处理。“缀饰态”模型方法提供了物理图象清晰的处理光与物质相互作用的方案．本文基于含时波包动力学的基本理论，将激光场看作经典场，利用“缀饰态”模型研究了强场下双原子分子（NO、RbI等）的多光子电离过程．研究表明，激光场的强度、泵浦-探测脉冲延迟时间等对多光子电离光电子能谱的形状有着重要的影响。而这种影响是由光诱导势引起的．另外，在研究具有两个连续态的Rbl体系时，自电离现象的发生也与势能面的交叉密切相关，并受外场强度的影响．本文计算模拟外场中分子的光电子能谱时所得到的强场效应对理解和实现原子分子过程的激光搛控具有重要的意义．     

倒Y型四能级系统中自发辐射诱导相干对弱探测场的色散和吸收特性的影响

本文研究了倒Y型四能级系统中自发辐射诱导相干对探测场的色散和吸收特性的影响。在稳态条件下利用密度矩阵微扰理论推导出了密度矩阵的迭代解。数值分析了自发辐射诱导相干对线性和非线性折射率和吸收系数的影响,分析了泵浦场和耦合场偏离双光子共振对弱探测场色散和吸收特性的影响。研究发现自发辐射诱导相干使弱探测光的线性和非线性折射率增强,同时形成一个较宽的透明窗。在没有自发辐射诱导相干的情况下,泵浦场和耦合场偏离双光子共振对探测场的线性和非线性折射率影响明显,在有自发辐射诱导相干的情况下,泵浦场和耦合场偏离双光子共振使得探测场的线性透明窗变窄,非线性吸收增加。     

超强频率梳激光场驱动下多光子共振谐波辐射的相位突变研究

本文从理论上研究了在双色频率梳激光场驱动下多光子谐波辐射光谱中的相位突变现象。我们利用Floquet理论非微扰地模拟了频率梳激光场与原子分子等量子系统的相互作用过程。谐波辐射信号是多光子偶极跃迁相干叠加的结果,通过调节频率梳激光场间的相对相位,可以相干地控制谐波辐射信号的强度。通过对谐波信号进行傅里叶变换,可以提取不同跃迁路径的相对相位信息。我们通过改变频率梳组激光场的强度和频率组分实现多光子跃迁频率,让其跨越共振跃迁频率时,谐波相位会发生突变。从而可以观测超强激光场驱动下量子系统共振跃迁频率的斯塔克能移。     

五能级87Rb原子系统中相干诱导的可调谐三光子带隙

研究了一个由两个同向驻波场和一个微波场相干驱动的五能级87 Rb原子系统,并在探测场共振频率处实现了可调谐三光子带隙。利用激光场与多能级原子系综相互作用的密度矩阵方程,结合光脉冲在具有空间周期性介质中的相干传输矩阵理论,推导出了描述相干原子系统稳态条件下的反射谱和透射谱。由数值模拟发现,通过改变驱动场的失谐和拉比频率可以动力学地调控光子带隙的位置和宽度,而且这种相干诱导三光子带隙能够同时操控三个不同中心频率光脉冲的传播。     

非相干泵浦对原子系统位相相关吸收性质的影响

研究发现在具有真空诱导相干性的开放和封闭ladder 型原子系统中,探测场和驱动场之间相对位相对吸收性质有重要的调制作用,同时非相干泵浦对位相相关的吸收性质有显著的影响.在这两种系统中,通过调节非相干泵浦,可以实现从吸收到增益和从粒子数反转激光到无粒子数反转激光的转化,并可获得最大的无反转激光增益.但是,当非相干泵浦不存在时,对相对位相的任意值,在封闭系统中只出现吸收而不能得到无反转激光增益;然而在开放系统中,对于适当的相对位相值甚至可以产生比有非相干泵浦时更大的无反转激光增益.     

光泵三能级原子体系产生光子数压缩态

本文证明光泵三能级原子体系可以产生光子数压缩态。分别计算非相干泵浦、弱相干泵浦和强相于泵浦几种情形下的Fano因数。结果表明,弱相干泵浦时可获得最佳压缩效应,相应的Fano因数为0.16。这种产生光子数压缩态的方法在实验上是简便可行的。 关键词：     

Quantum effects with an x-ray free-electron laser

A quantum kinetic equation coupled with Maxwell's equation is used to estimate the laser power required at an x-ray free-electron laser (XFEL) facility to expose intrinsically quantum effects in the process of QED vacuum decay via spontaneous pair production. A 9 -TW-peak XFEL laser with photon energy of 8.3 keV could be sufficient to initiate particle accumulation and the consequent formation of a plasma of spontaneously produced pairs. The evolution of the particle number in the plasma will exhibit non-Markovian aspects of the strong-field pair production process, and the plasma's internal currents will generate an electric field whose interference with that of the laser leads to plasma oscillations.     

Fluorescence versus laser effect: Towards a unified theory

A single evolution equation is established to treat the mechanisms of fluorescence and the laser effect, using a mixed representation, classical for the electromagnetic field and quantum for the dipoles. The model approach takes advantage of the principle of conservation of energy for the system of electromagnetic field and dynamic dipole. A resulting nonlinear differential equation is derived and is shown to sustain two fixed points associated with fluorescence and laser emission. The existence of a pumping threshold is confirmed for the laser effect. In particular the pumping rate determines whether light will be emitted by fluorescence or by the laser effect, and there is no pumping that engenders fluorescence and laser emission simultaneously. The initial physical conditions, chosen to integrate the evolution equation in time, assume a nonvanishing electric polarization of the emitting dipole rather than a nonvanishing electromagnetic field. The distribution function accounting for the thermal fluctuations of the random initial polarization is also calculated.     

开放三能级系统无反转激光

利用求密度矩阵稳态解的方法得到了一般泵浦和衰变情况下Λ型开放三能级原子系统在强相干光作用下无反转激光的条件。我们证明初始泵浦率和能级间自发辐射率的反转代替了稳态布居数的反转,共同促进了无布居数反转光放大,而且只要前两者之一满足就可以实现无反转光放大。然后利用求解简化原子模型波函数解析解的方法,描述了原子演化使得光场放大的过程,解释了量子干涉在三能级原子无反转激光中的作用。     

用于光生毫米波的双频微片激光器热致频差特性研究

研究了激光二极管端面抽运的双纵模双频微片激光器的热效应对其输出频谱的影响. 通过对端面抽运Nd:YVO₄微片的热传导方程求解得出晶体内部的温度场分布; 并进一步对微片晶体热致折射率变化进行分析, 由此计算出双频微片激光器的热致频谱变化. 实验结果表明: 当抽运功率较小时得到稳定的双纵模双频激光输出; 当抽运功率增大时, 晶体热效应使双频激光频谱双峰之间的频差减小, 各纵模波长频谱宽度加宽, 实验结果与理论分析相符合. 关键词： 光载无线通信 双频微片激光器 热效应 频率差     

激光二极管端面抽运的棒状Yb：YAG激光器

分析了影响激光二极管抽运Yb：YAG激光器调Q效率的参量，推导了激光二极管端面脉冲抽运Yb：YAG晶体的速率方程，解出了双程抽运情况下的净抽运量子产率。利用数值计算方法，模拟了净抽运量子产率与晶体长度，抽运光脉冲宽度等关系，得出晶体长度的优化可以提高Yb：YAG激光器输出效率。计算了词Q Yb：YAG激光器的最大增益、最大储能，分析了放大自发辐射对于Yb：YAG能量存储的影响。同时给出了激光二极管端面抽运调Q Yb：YAG优化设计方法。这些分析和计算为实际器件的研制提供参考。     

重频Yb:YAG片状激光器电光调$lt;i$gt;Q$lt;/i$gt;时空演化模拟计算和实验研究

基于Yb³⁺抽运动力学,结合光线追迹的方法,建立了抽运过程中的放大自发辐射模型,得到激光介质中三维含时储能分布.将速率方程理论和角谱传播理论结合,对谐振腔内调Q脉冲的形成、传播过程进行建模计算,得到激光脉冲的时间-空间分布和光束质量因子变化规律.同时进行了激光二极管抽运重频Yb：YAG片状激光器电光调Q实验,并与模拟计算的结果进行了对比校核,印证了计算模型的正确性.这为主动调Q固体激光器的设计提供了参考. 关键词： Yb：YAG激光器 Q')" href="#">调Q 时空演化     

原子多步电离过程中激光功率配置理论研究

从速率方程出发,从理论上研究了原子多步电离过程中激发和电离激光的功率密度合理配置问题.对典型三步三光子电离过程的计算结果表明:在总泵浦激光功率一定条件下,存在一个最佳的激光功率分配方式,这个最佳激光功率分配对应着最高的原子电离几率.给出的结果与以往从饱和激发条件得出结果有很大不同.这里所采用的方法可以推广到更复杂的原子多步激发电离情形.     

Semianalytical thermal analysis of rectangle Nd:GGG in heat capacity laser

Based on the theory of anisotropy semianalytical thermal analysis, the temperature field of rectangle Nd:GGG heat capacity laser crystal is investigated. Through an analysis of the working characteristics of the heat capacity laser crystal, a thermal model of heat capacity laser crystal is established. Using a new method for the anisotropic medium heat conduction equation, a temperature field expression of rectangle Nd:GGG heat capacity laser crystal for pumping stage and cooling stage is obtained, respectively. These results show that when using the output power of 300 W LD end-pumped rectangle Nd:GGG crystal for 10 seconds, the maximum temperature rise in the center of the pump face is 180.18°C, and after stopping pumping for 100 seconds, the maximum temperature rise drops to 0.74%. These results from this work provide a theoretical basis for the optimized design of a LD end-pumped heat capacity laser.     

双端抽运热容激光器温度特性分析

通过对激光二级管阵列双端抽运热容激光器晶体的分析,建立了热传导模型及边界条件.利用有限元方法模拟了晶体的温度场分布,并分别对抽运光斑直径、抽运持续时间、抽运光强和晶体端面尺寸等因素对温度场分布的影响进行了分析,得到了热容工作模式下的激光器温度特性.结果表明,晶体端面温差随抽运光斑直径的增大先增后减,存在一个极大值,并且在不同抽运光强下,出现端面温差极大点时的抽运光斑直径不变.