二维各向异性随机介质内光波模式的特性研究

通过建立能够描述各向异性介电常数变化情况的二维随机介质模型,利用时域有限差分法联立求解随机介质中光波所满足的Maxwell方程和激光速率方程,研究了各向异性散射增益材料中的随机激光辐射现象。结果表明随机介质中各向异性散射颗粒的无序程度由空间位置无序和空间方向无序共同决定,空间方向的无序能够加强随机激射的辐射。同时存在两种无序机制的随机介质,在相同条件下它的随机辐射行为要强于仅存在一种无序机制的随机介质。研究结果对于研制新型各向异性随机介质材料具有指导作用。     

随机分布介质中的光学特性

无序增益介质作为一种新的研究对象,它有一些特殊的效应,如后向相干散射、漫射激光、干涉效应等。文章对这些效应作一个初步的探讨和粗略的描述。     

含随机介质的光子晶体波导特性

提出了一种光子晶体波导与随机介质相结合的特殊型波导的设计方法。基于光子晶体波导模型,建立了ZnO随机介质作为线缺陷的光子晶体波导模型,采用时域有限差分(FDTD)法分析了ZnO随机介质的加入对光子晶体波导系统的频率特性、时域特性及增益特性的影响,并且与纯随机介质系统和含有线缺陷的光子晶体波导系统进行对比。分析结果表明,当在光子晶体波导的缺陷层引入ZnO随机介质时,随机介质使得光在缺陷处振荡并得到放大,局域化程度比纯随机介质系统和纯光子晶体波导系统更高;且光与随机介质的相互作用使得光在波导中时间延长,激光阈值降低。这种光子晶体波导可用于制备可嵌入到集成光路领域和低阈值的微型激光器。     

一种处理分层有耗色散介质的时域逆散射方法

为了重建分层有耗色散介质的特征参数,我们应用泛函分析和变分法,提出一种时域逆散射新方法.该方法首先以最小二乘准则构造目标函数,将逆问题表示为约束最小化问题;接着应用罚函数法转化为无约束最小化问题;然后基于变分计算导出闭式的拉格朗日(Lagrange)函数关于特征参数的Fréchet导数;最后借助梯度算法和时域有限差分(...     

介质杆天线的时域特性分析

超宽带技术在通信、雷达等众多领域获得广泛应用，时域天线是其关键技术。对介质杆天线用作时域天线的可行性进行了分析，并给出选择介质杆参数的依据。同时还使用FD-TD(时域有限差分法)数值计算方法分析了在超宽带情况下介质杆的直径、激励方式及终端渐变方式对天线的传播特性及辐射特性的影响。分析表明这种天线适宜用作时域天线。     

2维混合介质柱光子晶体传输特性的研究

为了研究晶体结构对电磁波传输特性的影响,提出了一种空气平板层和圆形复合介质柱混合组成的新型2维混合介质柱光子晶体结构。采用时域有限差分法对其进行了数值模拟和计算,研究了改变混合介质柱的形状和结构参量对晶体透射特性的影响。结果表明,该结构可以基本保留组合前光子晶体的主带隙,并且在新的频段产生新的禁带;在混合结构中将复合介质柱换为简单介质柱没有新的禁带产生。通过改变相关参量发现,增加介质平板的宽度,这增大内嵌介质柱的半径都有利于新禁带的产生。2维混合介质柱光子晶体比单一介质柱光子晶体有更多的可调因素,这为相关光子晶体器件的设计提供了理论依据。     

2维混合介质柱光子晶体传输特性的研究

为了研究晶体结构对电磁波传输特性的影响,提出了一种空气平板层和圆形复合介质柱混合组成的新型2维混合介质柱光子晶体结构.采用时域有限差分法对其进行了数值模拟和计算,研究了改变混合介质柱的形状和结构参量对晶体透射特性的影响.结果表明,该结构可以基本保留组合前光子晶体的主带隙,并且在新的频段产生新的禁带;在混合结构中将复合介质柱换为简单介质柱没有新的禁带产生.通过改变相关参量发现,增加介质平板的宽度,这增大内嵌介质柱的半径都有利于新禁带的产生.2维混合介质柱光子晶体比单一介质柱光子晶体有更多的可调因素,这为相关光子晶体器件的设计提供了理论依据.     

熔石英元件非吸热性杂质对后表面光场的调制

为了研究熔石英元件体内非吸热性杂质导致损伤和光束质量下降,采用时域有限差分法计算杂质散射光场和分步傅里叶算法计算散射光场非线性传输的方法,得到了半径在入射波长量级的气泡和氧化锆杂质可放大光场振幅约1.6和1.9倍,且经非线性传输光场会分裂,调制会加深的结果。结果表明,元件体内杂质可导致元件后表面的损伤和光束质量的下降。     

层状复合介质柱体二维光子晶体透射谱研究

提出层状复合材料柱体构成二维光子晶体的设想，用时域有限差分方法数值研究多层复合介质材料在折射率、厚度、层数、组成次序等因素对组成二维光子晶体透射特性的影响。数值结果表明透射谱中出现禁带宽度、中心频率所处位置都比单一介质组成二维光子晶体有差别，特别是在多层环柱时变化更明显，因此在实际应用中可具体根据要求设计二维光子晶体比单一介质设计时有更多的可调因素，从而为二维光子晶体的应用提供更多的理论依据。     

激励源对二维光子晶体传输特性的影响

用时域有限差分法（FDTD）分析了二维光子晶体的传输特性,研究了纯平面波源、高斯波源对传输特性的影响,指出在同一种激励源情况,二维光子晶体的传输特性与其入射角有关。     

氧化锌随机激光器脊状波导外延层的设计研究

研究了ZnO薄膜脊状波导结构的光学特性,并通过在ZnO薄膜上覆盖MgO外延层方式,降低随机激光器的散射损耗。采用有限时域差分法(FDTD)数值模拟得出了仿真结果,验证了ZnO脊状波导随机激光器可以实现高度方向化出射,带有MgO外延层的ZnO脊状波导随机激光器可以避免激光的非轴向出射和降低散射损耗等特性。     

含强散射体的随机混合媒质的等效电磁参数

本文将只能分析两种电介质的广义多重散射理论推广到(n+1)种电磁混合介质的情况,并在此基础上导出了椭球状粒子的混合随机媒质的等效电磁参数ε_(ell)和ε_(ell)的计算公式,在一定程度上解决了含有金属粒子等强散射场的混合随机媒质问题。讨论了本文理论与其他理论的关系。理论计算值与实际测量数据吻合较好。     

一维随机介质散射颗粒对激光阈值的影响

基于光波在随机介质中的局域化理论，利用有限时域差分法数值求解麦克斯韦方程组，研究了在一维无序系统中准态模式的输出强度与激励水平之间的关系．通过考察具有不同颗粒数目的随机介质中的准态模阈值特性，分析了介质中散射颗粒个数的变化对随机激光器阈值的影响．     

尘埃粒子计数器单粒子散射光幅值概率分布

详细讨论了激光尘埃粒子计数器单粒子散射光信号幅值分布规律,计算出单粒子散射光信号幅值概率分布函数,给出激光尘埃粒子计数器光学传感器粒径分辨准确计算理论公式。并与实验结果进行了比较。     

局域抽运条件下二维无序介质内偏振模式的特性研究

考虑不同偏振态光波模式之间存在反转粒子数共享和竞争的情况,联立求解麦克斯韦方程组与激光能级方程,分别获得了局域抽运条件下横电(TE)偏振模式与横磁(TM)偏振模式的光谱时间特性和阈值特性。结果显示,在合理选择局域抽运范围的情况下,TM偏振模式能够获得比TE偏振模式更低的阈值。TE偏振模式的峰值强度随时间演化逐渐增强后又迅速减小,这显示TE偏振模式在局域抽运区域较小的情况下被TM偏振模式压制。这些结果均不同于随机介质被全局抽运时的情形。     

光脉冲在钕玻璃激光放大介质中的传播特性研究

建立了用于研究光脉冲在钕玻璃激光放大介质中传播特性的模拟软件.它综合考虑了激光放大介质中基质的克尔非线性效应、群速度色散、活性粒子的增益谱以及增益饱和对光脉冲传播特性的影响.所得结果对高功率钕玻璃激光放大器的设计和优化有参考价值.     

二维非正交坐标系下FDTD方法的数值色散特性

本文详细讨论了二维非正交坐标系下FDTD方法的色散特性，导出了其数值色散方程。理论计算结果表明，非正交FDTD方法的空间色散与网络尺寸、网络内角、波传播方向有密切关系。同时指出，在应用非正交FDTD方法解决有关时域电磁问题时，网格的部分应分量选取网格边长相接近，夹角接近90的情况以减少此方法的数值色散。     

Nonlinear Propagation of Coupling Optical Pulse under Compton Scattering in Laser Medium

After considering Kerr nonlinear effect,group velocity dispersion of host and gain distribution of active particle in laser amplifying medium,a basic equation describing propagation of the coupling optical pulse under the multi-photon nonlinear Compton scattering in the laser amplifying medium has been deduced. Besides,the profile and power spectrum of a picosecond-level super-Gaussian coupling pulse in the laser amplifying medium have been discussed when its central frequency coincides with the gain peak frequency of the laser amplifying medium.