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无粒子数反转激光基本模型的稳态特性研究

作　者: 常增光
导　师: 闫珂柱
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 无粒子数反转激光模型失谐探测激光增益探测激光增益组分原子相干性自发辐射诱导相干粒子数分布
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

无粒子数反转激光(Lasing Without Inversion,简称LWI)的研究是当前国际上激光物理重要而活跃的研究前沿领域之一,无粒子数反转激光的研究不仅具有重要的理论价值,而且具有广阔的应用前景。本文在前人工作的基础上主要讨论了封闭的V型、Λ型、Ladder型三能级无粒子数反转激光模型的一些稳态特性,揭示了它们的变化规律与特点,并指出了导致该变化规律与特点的内在机制与原因,该研究有助于我们进一步了解LWI的稳态特性与产生机制。本论文的主要内容如下:1.阐述了无粒子数反转激光的研究背景、研究意义及其产生的基本原理,并简单介绍了当前这一重要课题的研究现状和研究内容。2.介绍了研究封闭的V型、Λ型、Ladder型模型稳态特性的基本方法。3.在相应参变量取相同值的情况下,利用数值模拟的方法对比研究了封闭的V型与Λ型原子模型稳态增益随相干光场失谐的变化规律,发现这两种模型的稳态探测激光增益随探测激光场失谐的变化曲线具有相似的形状,但数值上存在差异,这一现象与两种模型的原子相干性与粒子数分布的特点直接相关,另外还发现驱动激光失谐及由于自发辐射诱导相干导致的原子相干性的增强能显著影响探测激光增益。4.在一定参数下利用数值模拟的方法研究了自发辐射诱导相干对于封闭的V型、Λ型模型稳态粒子数分布的影响。研究结果表明:在驱动激光共振时,自发辐射相干使V型的|1〉、|2〉两个能级、Λ型的|2〉、|3〉两个能级粒子数分布值变得非常接近:当驱动激光失谐为一定值时,自发辐射诱导相干使V型模型的粒子数由能级|1〉、|2〉向能级|3〉发生了转移,使Λ型模型的粒子数由能级|1〉向能级|2〉、|3〉发生了转移。5.在一定参数下利用数值模拟的方法研究了封闭的Ladder型模型的稳态特性。研究表明,在驱动激光失谐值为零或为一定值时,Ladder型模型都存在探测光增益区及增益峰,并且它的探测光增益规律与V型、Λ型模型相比具有独特的规律,该规律主要由Ladder型模型的原子相干性所决定;对于驱动激光的失谐,Ladder型模型有更强的保持无粒子数反转状态的能力。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章综述  8-17
  1.1 无粒子数反转激光的研究背景  8-9
  1.2 无粒子数反转激光的研究意义  9-10
  1.3 无粒子数反转激光产生的基本物理机制  10-13
  1.4 无粒子数反转激光的研究状况  13-14
  1.5 本论文的主要内容  14-17
第二章稳态无粒子数反转激光基本模型的理论研究方法  17-21
  2.1 引言  17
  2.2 模型与密度算符运动方程  17-21
第三章 ∨型、∧型无粒子数反转激光模型的稳态增益比较  21-26
  3.1 引言  21
  3.2 计算与分析  21-25
    3.2.1 驱动激光共振即△_c=0  21-23
    3.2.2 驱动激光失谐为一定值即△_c=40_(γ_(31))  23-25
  3.3 结论  25-26
第四章自发辐射对稳态∨型、∧型无粒子数反转激光模型粒子数分布的影响  26-30
  4.1 引言  26
  4.2 计算与分析  26-29
    4.2.1 驱动激光共振即△_c=0  26-28
    4.2.2 驱动激光失谐为一定值即△_c=40_(γ_(31))  28-29
  4.3 结论  29-30
第五章 Ladder型无粒子数反转激光模型的稳态特性研究  30-33
  5.1 引言  30-32
    5.1.1 探测光增益与失谐的关系  30-31
    5.1.2 粒子数分布与失谐的关系  31-32
  5.2 结论  32-33
参考文献  33-38
在校期间发表论文  38-39
致谢  39

无粒子数反转激光基本模型的稳态特性研究

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