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《华中科技大学》 2005年
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表面等离子体波光调制器的理论与实验研究

胡忞远  
【摘要】:本文介绍了一种基于表面等离子体波原理的新型调制器件。表面等离子体共振是一种物理光学现象。利用光在玻璃界面处发生全内反射时的倏逝波,可以引发金属表面的自由电子形成在金属-真空界面传播表面等离子体波。在入射角或波长为某一适当值的条件下,表面等离子体波与倏逝波的频率和波数相等,二者将发生共振,也就是表面等离子振荡。此时,入射光被吸收,反射光能量急剧下降,表面等离子体波光调制器正是运用这个原理来对激光进行调制。表面等离子振荡有两种耦合结构,一种是按棱镜-金属膜-空气排列的Kretschmann 耦合结构,另一种是按棱镜-空气-金属排列的Otto耦合结构,实验中所采用的是Otto 结构。 在Otto 结构中有改变空气间隙或入射角这两种对入射光进行调制的方式,针对Cu、Al、Ag 三种金属以及1.064μm 和0.532μm 两种波长激光的情况下进行了模拟计算。结果表明反射率R 的变化量最高可达0.8 以上,调制深度也在0.8 以上。 由自行设计的表面等离子体波光调制器件所进行的实验证明,无论是在腔内或者腔外对激光调制,效果都十分明显。调制深度可达0.8,调制频率在70k 时最佳。腔内调制(调Q)时当泵浦LD 电流为25A,调制频率为70k 时产生的激光脉冲脉宽仅为100ns 左右。实验结果完全在误差范围允许之内,并且符合表面等离子振荡的理论现象及其调制模拟演算结果。 通过理论和实验研究,说明了应用表面等离子体波原理的调制方式做为一种新型的调制手段确实有着优越的性能,如若进一步改进实验装置和结构,提高调制深度和拓宽调制频带,可以全面应用到各种连续和脉冲激光器的调制中去。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN761

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