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聚焦光在单轴晶体中的感应磁化和全光磁存储机理研究

石天真  
【摘要】:全光磁存储是一种超高速存储技术。本论文讨论了聚焦光在或者通过具有逆法拉第效应的单轴晶体中的磁化场分布,探索了高密度全光磁存储机理。 运用矢量衍射理论,首先分析了高度聚焦的圆偏振激光脉冲在具有逆法拉第效应的单轴晶体中产生的感应磁化分布。详细研究了界面位置不同对磁化分布的影响,比较了小双折射效应的单轴晶体中的磁化分布与均匀介质中的磁化分布。计算结果发现:随着界面向透镜移动,磁化强度的最大值和最小磁化斑的位置沿着光轴方向移动。在单轴晶体中的磁化强度大于在均匀介质中的磁化强度,但是,在单轴晶体中的磁化斑大小比在均匀介质中的小。描述单轴晶体各向异性的光磁常数与各向同性的光磁常数的比值愈大,磁化强度愈大,磁化斑愈小。然后分析了高度聚焦的圆偏振激光脉冲通过单轴晶体薄膜。计算结果发现:对于正单轴晶体,随着双折射的增加,实际焦点靠近透镜,光斑大小先减小后增大接着减小后增大,当折射率为no = 1.24,n e = 1.5,光斑大小达到最小值。然而,对于负单轴晶体而言,随着双折射的增加,实际焦点远离透镜,光斑大小增大。无论对正单轴晶体薄膜还是负单轴晶体薄膜,随着双折射单轴晶体薄膜厚度的增加,会聚光的实际焦点向透镜方向移动。但是,随着单轴晶体薄膜,当它们的薄膜厚度增加相同,对于正单轴晶体,会聚光的实际焦点移动比较明显相对于负单轴晶体薄膜。无论对正单轴晶体薄膜还是负单轴晶体薄膜,薄膜靠近透镜,实际焦点向透镜的方向移动。如果薄膜向透镜方向移动相同的距离,那么通过负单轴晶体薄膜的中心光强减弱比较快相比较正单轴晶体薄膜。通过负单轴晶体薄膜和正单轴晶体薄膜,聚焦场的中心光斑的强度增大,通过负单轴晶体薄膜的中心光斑的强度最大。通过正单轴晶体薄膜的聚焦光强的边瓣强度增大,通过负单轴晶体薄膜的聚焦光强的边瓣强度保持不变。它们的横向光斑的大小(FWHM)保持不变。 对于所研究的负单轴晶体薄膜,随着光轴方向的改变,光轴方向与系统光轴的角度从-30度变化到20度,光强的最大值基本保持不变,焦深逐渐减小,边瓣强度逐渐减小。对于正单轴晶体薄膜,随着光轴方向的改变,光轴方向与系统光轴的角度从-90度到0度,光强的最大值基本保持不变,光轴方向与系统光轴的角度从-90度到-15度,焦深先减小,光轴方向与系统光轴的角度从-15度到0度,焦深增大,光轴方向与x轴的角度从-90度到-40度,边瓣强度先减小,光轴方向与系统光轴的角度从-40度到0度,边瓣强度增大。聚焦光通过正单轴晶体薄膜和负单轴晶体薄膜所产生的磁化斑的大小,与薄膜不存在时所产生的磁化斑的大小基本不变。


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