高斯光束在各向異性晶體中傳播特性的研究.pdf

1、激光光束的研究與應用一直以來都是當今高科技發(fā)展的一個重要方向。在光電器件（例如光學偏振器、光學補償器、光學開光等）的實現(xiàn)以及非線性光學現(xiàn)象的產(chǎn)生與應用中，晶體元件起到了非常重要的作用。因此，研究激光光束在各向異性晶體中各種條件下的傳播特性具有非常重要的理論和實際意義。本文選取了具有代表性的高斯光束作為研究對象，研究了高斯光束在單軸晶體中的非傍軸傳播特性，以及高斯光束在單軸旋光晶體中的傍軸傳播特性。本文的主要工作如下:首先我們從相對簡單的

2、自由空間出發(fā)，推導了高斯光束非傍軸傳播的表達式。對于表達式中的含貝塞爾函數(shù)的高振蕩積分，以往Agrawal等人的做法是通過改變積分上限至無窮遠從而得到近似的解析解，這里我們引入了一種基于分部積分理論的漸近展開方法。已知該類振蕩積分可以由Clenshaw-Curtis積分法通過計算機得到精確的數(shù)值解，我們將此作為考察漸近展開法有效性的基準。我們對Agrawal等人的近似方法做了比較，發(fā)現(xiàn)他們的方法只有在傍軸因子f＜0.2范圍內才有效，而漸

3、近展開的結果在f＞0.12的區(qū)域都有良好的精度。接著，我們將該方法推廣到單軸晶體中的非傍軸傳播，得出了光場中各分量的解析表達式，并分析了光場分量的非傍軸傳播特性。此外，經(jīng)過研究非傍軸傳播時光場圓偏振分量的能量變化趨勢，我們發(fā)現(xiàn)E+和E-兩個分量初始的標準化能量之和并不等于1，而且隨著傳播距離的增大，兩者的平衡點不在0.5，這些都有別于傍軸傳播的情況。論文后半部分，我們從外加磁場時各向同性介質出發(fā)，擴展分析了傳播介質為單軸旋光晶體時的傳播