透明和吸收介质非线性参数n2,X^（3）及其时间响应特性研究

对透明和吸收介质的简并四波混频理论作了处理,实验上给出了掺半导体玻璃,无机和有机材料的三阶非线性极化率x~(3)和非线性折射率n_2的值,而且确定了非线性参数x~(3)的时间响应特性,实验装置的时间分辨率为5ps.     

透明和吸收介质非线性参数n2,χ(3)及其时间响应特性研究

对透明和吸收介质的简并四波混频理论作了处理,实验上给出了掺半导体玻璃,无机和有机材料的三阶非线性极化率χ(3)和非线性折射率n2的值,而且确定了非线性参数χ(3)的时间响应特性,实验装置的时间分辨率为5 ps.     

两组份复合材料光学非线性性质的临界行为

对两组份非线性复合材料的光学非线性性质的临界行为进行了研究。考虑第一组份为非线性材料,其电流、电压间服从I=g1V x1V^β关系;而第二组份为线性材料,电流、电压间满足I—g2V,其中g1,x1是第一组份的线性电导和光学非线性极化率,g2是第二组份的线性电导,β是第一组份材料的光学非线性指数。分别采用了有效介质近似和相对电阻涨落的标度理论两种方法计算了系统有效响应的临界指数随光学非线性指数及维数的变化规律。用不同的方法得到系统的有效线性电导g和有效光学非线性极化率xe(β)的临界指数M(β)和N(β)的结论也不同。有效介质近似得到M(β)=1和N(β)=(β 1)/2,即M(β)与β和d都无关,而N(β)只与有β关而与d无关;而相对电阻涨落标度理论方法得到的M(β)和N(β)与β和d都有关。     

多量子阱光波导中非线性TM波的有限元解

本文用有限元法分析了任意非线性介质的多量子阱(MQW)光波导中传输与总光功率有关的TM波性质。用简单的迭代过程得到目洽解。给出了MQW波导具有不同非线性机理时,非线性TM波的色散关系、磁场(Hx)以及二个电场(Ey和Ez)的分布。结果表明:分子取向机理的光波导对非线性TM模存在不同的功率限制作用。     

激发态分子内质子转移有机分子HBT的三阶非线性光学特性

以532nm皮秒脉冲作抽运光,采用单光束Z-扫描技术对具有激发态分子内质子转移效应的有机分子2-(2′-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)在其双光子吸收区的非线性光学特性进行了研究.实验结果表明,对532nm波长的光,HBT分子存在明显的双光子吸收.通过拟合开孔Z-扫描实验数据,求解了HBT分子在其双光子吸收区的非线性吸收系数,并探讨了抽运光强度对介质双光子吸收效应的影响.采用高斯分解法,通过拟合闭孔Z-扫描除以开孔Z-扫描数据,理论推导并计算了在介质对抽运光存在非线性吸收的情况下HBT分子的非线性折射率,以及不同入射光强度时HBT分子的三阶非线性极化率实部和虚部的值.计算结果表明,理论分析与实验结果较好地符合,这些结果为进一步研究和开发此类材料的应用提供了理论与实验依据.     

钕玻璃介质中强激光束传输特性的初步研究

 由入射强激光束的强度或相位调制引起的小尺度纹波在经过非线性介质后,将产生强烈的自聚焦效应。在非线性相位延迟(B积分)超过一定值后,将严重影响光束的近场强度分布,甚至造成丝状破坏。数值模拟和实验研究了在一定强度调制下的光束经过钕玻璃介质发生自聚焦成丝效应的阈值条件,以及非线性传输的一般规律。可以通过模拟计算,给出高功率激光系统设计中的D-B判据。     

强光光学效应(Ⅱ)

四、强光自聚焦、自调制与自加宽效应 在普通弱光辐射通过一般透明光学介质时,由于线性电极化效应,折射率与入射光强无关,因此光束的传播特性不受光强变化的影响,而只由介质的光程分布所决定.在强激光入射作用下,由于三次非线性电极化效应的结果,使得光学介质的折射率发生了与入射光束光强分布有关的附加变化,从而导致光束传输特性的相应变化.由三次非线性电极化强度一般表示式出发,很容易导出介质在光波场强值E的强光入射作用下所引起的折射率变化为式中n2表示与入射光强(它正比于E2)成正比的折射率变化的系数,亦称为非线性折射系数.由上…     

二维梯度折射率光波导中线光畸形波的传播控制

非均匀非线性波导中光脉冲的传播由(2+1)维变系数非线性薛定谔方程描述。采用相似变换方法求解了(2+1)维变系数非线性薛定谔方程的精确畸形波解,并讨论了带有外势项的非线性薛定谔方程控制的线光畸形波在波导放大器中的传播问题。给出了操控线光学畸形波解传播的控制条件,发现线光畸形波的特性,如振幅和位置等,在非线性光学介质中是可以控制的。在可控参数条件下,讨论了可控光畸形波在非线性介质中的传播行为,包括延迟激发、抑制和保持。研究结果在理论和实际应用上都具有重要意义。     

高斯光束通过非线性折射和吸收介质的光强分布

以衍射理论为基础,推导并模拟了高斯光束通过非线性折射和吸收效应介质后的远场光强分布。结果表明:入射高斯光束引起的介质折射率变化和光束波前曲率影响介质出射面光束的径向调制相位,安装在焦点前的有自聚焦效应的介质和安装在焦点后的有自散焦效应的介质具有闪耀光栅的能力,使远场出现中心为暗斑外侧为亮环的衍射图样。非线性折射效应为主的介质,其非线性吸收效应的变化同时改变远场衍射图样的数目和光强值,但对于非线性吸收效应为主的介质,衍射图样的数目随吸收效应的变化不明显,吸收效应只影响光强值。     

强非局域非线性介质中光束传输的空间光孤子解

利用1+2维Snyder-Mitchell模型讨论了柱坐标系下光束传输过程，得到了强非局域非线性介质中光束稳定传输的拉盖尔高斯型解，即空间光孤子解，并得到了入射光束稳定传输的临界功率.图示展现了几个低阶光孤子解，并发现了强非局域非线性介质中存在圆环形光孤子. 关键词： 强非局域非线性介质 拉盖尔高斯(Laguerre-Gauss)解 高阶空间光孤子     

卟啉铜接枝SiO2有机-无机复合材料及强的非线性折射率

通过卟啉配合物Meso-四(4-羧基苯基)卟啉铜(简称Cu(Ⅱ)-TCPP)中的羧基与γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(NH₂(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃,KH550)中的氨基的相互化学作用,成功地把卟啉配合物接枝到KH550中,随着KH550中乙氧基的水解与聚合反应的进行,卟啉铜连接到固体介质中,从而大幅度提高了卟啉在无机固体介质中的掺杂浓度. 将反应产物与γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(CH₂CHCH₂O(CH₂)₃Si(OCH₃)₃,KH560) 相杂化,形成物化性能良好、连接卟啉的有机-无机复合材料. 用红外光谱表征了Cu(Ⅱ)-TCPP与KH550的化学反应产物,用紫外—可见吸收光谱研究Cu(Ⅱ)-TCPP的分子状态. 应用Z扫描技术研究不同Cu(Ⅱ)-TCPP掺杂浓度的复合材料的非线性光学性质,其三介非线性折射率n₂达-1.1161×10^-16 m²/W. 关键词： 非线性折射率 有机-无机复合材料 接枝 Meso-四(4-羧基苯基)卟啉铜     

介质内高阶非线性效应引起的超加宽现象的研究

当入射激光强度较高时(～10~(13)W/cm~2),非线性介质的五阶非线性效应巳不能忽略.前文仅考虑三阶非线性效应的影响,得到输出脉冲的非对称展宽,计算结果与实验结果基本符合.本文在前文的基础上,同时考虑三阶和五阶非线性x~(3)和x~(5)的影响,得到更好的结果.     

四能级原子系统中非线性电磁感应吸收的理论研究

在n型四能级原子系统中,研究了电磁感应吸收的非线性理论.结果表明:探测光的拉比频率和衰减分配系数A影响非线性吸收,进而影响介质吸收.当探测光光强较弱时,介质吸收和线性吸收一致,均表现为电磁感应吸收特征;当探测光光强增大时,介质吸收和线性吸收不再一致,介质吸收曲线将会呈现出烧孔现象;当探测光光强增大到控制光(或信号光)光强时,介质吸收表现出很大的增益现象.同时,非线性吸收受到衰减分配系数A的影响,即使在探测场很弱的条件下,随着A值的减小,介质吸收由电磁感应吸收现象表 关键词： 电磁感应吸收 非线性吸收 增益现象 n型四能级原子系统     

电磁感应透明介质的高阶非线性特性

在理论上研究了电磁感应透明(EIT)介质的高阶非线性特性。引入一种区别于迭代法的新方法,该方法基于暗共振的分布情况,得到跃迁密度矩阵元的全解,在此基础上得到原子体系对探针光的各阶响应。研究结果表明,线性(一阶)极化率表现破坏性相干,非线性(三阶)极化率表现建设性相干;在各向同性介质中偶数阶次的非线性响应消失。进一步研究发现,五阶极化率和线性极化率一样呈现破坏性相干。研究结果为探索光波在EIT介质传输过程中高阶非线性对光波演化的影响提供了理论依据。该方法为研究高阶非线性效应提供了一种新的理论途径。     

由相干制备原子系统构成的理想光学介质

电磁感应透明(electromagnetically induced transparency,EIT)发生时所伴随的效应(如可控的线性吸收和色散,可控的非线性增强)是理想光学介质所必需的重要特性。通过理解这种相干制备的多能级原子系统的线性和非线性特征,人们能够更好地设计和利用这种新颖的光学介质,并将其应用到光通信和量子信息处理中。文章简单介绍了与EIT有关的原子介质的基本(线性和非线性)光学特性,并简单评价了几个令人感兴趣的应用。     

片状放大器中片间空气间隔对小尺度自聚焦的影响

从非线性Schr?dinger方程出发,根据线性的近似分析方法,通过把介质片厚度和片间空气间隔转化为线性与非线性传输距离比讨论了系统B积分值和空气间隔对非线性增益谱的影响.着重分析了激光介质片数以及B积分值和非线性增长率之间的关系,并讨论了增长率随B积分值与片数的变化规律.其他参量不变的情况下,片间空气间隔的增大,使增益谱向长波方向移动,而介质片数则对增益谱的最高增益和谱线位置都有影响.同时,对这一现象做了无空气间隔的等效模拟.     

具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性

基于Drude模型,采用解析法与数值模拟法研究了具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性。结果表明超常材料中光束聚焦现象不但可以发生在自聚焦非线性介质中(正折射区)而且可以发生在自散焦非线性介质中(负折射区),且光束中心频率离介质的等离子频率越近,其聚焦效应越明显。特别是当电与磁非线性极化率为异号时,超常介质的非线性符号可以通过调控电与磁等离子频率的相对大小控制,这为主动操控光束的传输提供一种新的自由度。     

存在Kerr介质的广义Jaynes-Cummings模型非线性耦合强度对光场量子相位特性的影响

研究了由于Jaynes-Cumming模型和非谐振子模型构成的组合模型中光场的量子相位特性,计算了光场-Kerr介质非线性耦合常数与光场-原子耦合常数的比值在弱(-ng-2>>-n2x2).中性(-ng-2 ～-n2χ2)和强(-ng2<<-n2χ2)非线性耦合情形对光场相位分布、相位平均值和相位涨落的影响,并将结果与Jaynes-Cummings模型和非谐振子模型的结果进行了比较.     

利用单光束测量掺有叶绿素-α的有机聚合材料的光学非线性折射率

本文研究了利用单光束纵向扫描法测量介质的光学非线性折射率n_2中,介质的线性吸收对测量结果的影响,指出样品的吸收使得纵向扫描方法的测量范围减小,测量精度降低,在实验上,利用纵向扫描法测量了一种掺有叶绿素-α的有机聚合材料的非线性折射率,获得的n_2为3.4×10~(-9)esu,对实验结果的分析表明,材料的非线性折射来源于有机材料的共轭π电子效应.     

高斯光束在对数型非线性介质中自诱导效应

从标量Helmholtz方程出发,推导了对数饱和非线性介质中光场满足的非线性Schr dinger方程(NLSE)。通过与梯度折射率下的光场满足的方程比较,发现高斯光束在对数型饱和非线性介质中可自诱导梯度折射率。利用数值计算,详细地讨论了自诱导梯度折射率对高斯光束传输特性的影响。发现高斯光束在其自诱导的梯度折射率的影响下,呈振荡形式的准稳定的传输。光束注入介质中的初始状态,直接影响着光束的振荡形式(先发散还是先聚焦)、振荡深度(幅度)、振荡周期。得到高斯光束形成孤子的条件,以及若使高斯光束在对数饱和非线性介质中保持小损耗、高稳定的传输,应该使光束在阈值(孤子条件)附近注入介质的结论。