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《山东师范大学》 2002年
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开放的Lower-ladder型无粒子数反转激光系统的理论研究

刘呈普  
【摘要】: 无粒子数反转激光(Lasing Without Inversion简称LWl)的研究是当前国际上激光物理最重要、最活跃的研究前沿领域之一,无粒子数反转激光的研究不仅有重要的理论价值而且有广阔的应用前景。本文首先推广了Vladimirov和Mandel给出的封闭的三能级无粒子数反转激光系统的通用模型,提出了开放的三能级无粒子数反转激光系统的通用模型,然后研究了由我们首次提出的开放的Lower-ladder型无粒子数反转激光系统的非线性理论、动力学特性以及Doppler效应的影响等。 本论文共分六章。第一章为综述,阐明了无粒子数反转激光的研究意义、无粒子数反转激光产生的基本原理,简单介绍了当前这一重要课题的研究现状和研究内容。第二章在封闭的三能级无粒子数反转激光系统通用模型的基础上提出了开放的三能级无粒子数反转激光系统通用模型,并经过复杂的计算得到了其定态非线性解析解的普遍形式。从这个普遍形式的解出发,只要给出了某一开放的或封闭的三能级无粒子数反转激光系统的描述非相干泵浦和布居数弛豫过程的矩阵的具体形式,就可以得到相应系统的非线性解析解。第三章利用第二章给出的开放系统通用模型的普遍形式的非线性解析解得到了开放的Ladder型无反转激光系统的非线性解析解,根据这个解析解的数值计算结果讨论了非相干泵浦速率、粒子注入速率之比、粒子退出速率、探测场和驱动场的Rabi频率和相应失谐对系统增益、色散和粒子数差的影响,得到了一些不同于封闭的和其它开放的无反转激光系统的重要结论。第四章研究了开放的Lower-ladder型和V型系统的非线性动力学,结果表明:开放的Lower-ladder型和V型系统在共振情况下既能通过Hopf分岔导致的失稳使系统产生脉动的无反转激光输出,又能通过Pitchfork分岔导致的失稳使系统产生连续的无反转激光输出,而这与封闭的Lower-ladder型和V型系统在共振情况下所得到的结论是大不相同的。另外我们通过数值计算结果分别讨论了系统增益系数、腔的损耗系数、粒子注入速率之比和粒子退出速率等参数对两种失稳的影响。第五章主要讨论了Doppler展宽对开放的Lower-ladder型三能级无反转激光系统增益和色散的影响以及频率上转换问题,得到了一些新的结论,并比较了开放系统和相应的封闭系统的异同。第六章是总结,概括了本文得到的主要研究结果。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN241

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