具有微腔結(jié)構(gòu)的隨機(jī)激光振蕩特性及數(shù)值分析.pdf

1、隨機(jī)激光器具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和良好的光學(xué)特性，因而成為一種很有前途的新型激光器，例如利用隨機(jī)激光器的小體積，可以作為新型集成器件中的光源；利用發(fā)射光的多方向性，可以用于顯示、文件編碼及測量流場分布等；利用光束的單向性，可以制成光學(xué)二極管等。不同的場合對隨機(jī)激光器的光學(xué)特性具有不同的要求，然而隨機(jī)激光器的激發(fā)需要較高的泵浦速率，這種高閾值特性極大地阻礙了隨機(jī)激光器的應(yīng)用。為了改善隨機(jī)激光器的光學(xué)特性、降低閾值，人們提出了雙光子抽運(yùn)、控制溫度、

2、控制部分隨機(jī)介質(zhì)的隨機(jī)性、增加外反鏡等方法，這些方法從不同的角度降低了隨機(jī)激光器的閾值，其中最后一種方法對閾值的降低度最大。外鏡對隨機(jī)激光振蕩特性的影響已成為該領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)，目前該研究主要集中在實(shí)驗(yàn)研究方面，包括微腔降低隨機(jī)激光器閾值、提高出射光強(qiáng)度和準(zhǔn)直性等。 本文主要從理論研究及數(shù)值模擬兩方面對具有微腔的隨機(jī)激光器的振蕩特性進(jìn)行了研究。首先從理論上分析了利用微腔降低隨機(jī)激光器閾值、改變出射光振蕩模式、提高出射光準(zhǔn)直性的原理

3、，然后利用傳輸矩陣法模擬研究了不同的微腔應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后以麥克斯韋方程和速率方程理論為基礎(chǔ)，利用時(shí)域有限差分(FDTD)法分析了利用微腔降低閾值的原理：改變局域化位置、縮短弛豫時(shí)間及增大粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，同時(shí)也模擬研究了微腔、隨機(jī)介質(zhì)的隨機(jī)強(qiáng)度對閾值及出射光波模式的影響。這些研究結(jié)果不僅能夠?yàn)楣庾泳w微腔的參數(shù)選擇提供一定的依據(jù)，同時(shí)也能夠加深對微腔降低隨機(jī)激光器閾值、增強(qiáng)隨機(jī)介質(zhì)中光放大的理解，為降低隨機(jī)激光器閾值、改善光波模式及不同