二维随机激光器中模式竞争的理论研究

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随机激光器是利用无序增益介质,有着特殊机理的一种新型的激光器。它是由散射提供反馈来实现光放大,且在多个方向上都有输出的激光器,是目前激光物理界的一个研究热点,有着广泛的应用前景。  本文主要是在已有的实验现象的基础上,应用相干反馈随机激光器的随机激光半经典理论模型,以及用于计算电磁场的时域有限差分法(Finite Difference Time Domain,FDTD),数值模拟研究二维随机激光器偏振模式的阈值特性,重点研究随机介质中TE与TM两种偏振态关于反转粒子数的竞争关系。  主要内容包括:  (1)采用激光时域理论模型,在不共享反转粒子数时,分别研究了TE与TM偏振态的阈值特性。分别计算同一无序介质中不同泵浦速率下,TM场与TE场辐射强度随波长λ的变化关系,得到两种偏振态在不同泵浦速率下的频谱分布。表明在不共享反转粒子数时,TE偏振态阈值大于TM偏振态。  (2)研究了TE与TM偏振态共享反转粒子数时的阈值特性,结果表明TM偏振态受到TE偏振态严重的抑制,其阈值远远大于TE偏振态的阈值大小,TM偏振模式很难被激发。即TE偏振模式比TM偏振模式具有更强的竞争力。  (3)单独改变无序介质模型的三个参数,分析了这些参数对模式竞争的影响。发现改变不同的无序介质模型的参数,TM偏振模式依然会被TE偏振模式压制。但介质尺寸对模式竞争影响较大,通过增大介质尺寸,可以有效地激发TM偏振模式。
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