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Tm掺杂激光晶体荧光双稳特性研究

作　者: 王冉
导　师: 张新陆
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 光学
关键词: 光子雪崩光学双稳掺Tm3+晶体
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 24次
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内容摘要

研究基于稀土离子掺杂激光晶体的本征光学双稳态对实现全固态光开关和双稳波长切换等光学功能器件等方面具有重要的潜在应用价值。目前,探索和研究在新型稀土离子掺杂介质中产成光学双稳态的具体物理机理已经成为非线性光学领域的一个重要的研究方向。本论文利用速率方程理论,研究基于Tm3+离子掺杂激光晶体的本征光学双稳态,包括单掺Tm3+,Tm3+/Ho3+双掺和Tm3+/Yb3+双掺等掺杂体系。分别建立了系统的速率方程模型,数值分析单掺Tm3+本征光学双稳动力学,以及Tm3+/Ho3+双掺和Tm3+/Yb3+双掺激光晶体的本征光学双稳态。研究结果表明：对于单掺Tm激光晶体,可以观察到双稳现象,改变系统参数可以获得显著的本征光学双稳态,并预言了红外与可见蓝光的发光转换现象；对于Tm3+/Ho3+双掺激光晶体,在一定条件下也会存在双稳态行为；对于Tm3+/Yb3+双掺激光晶体,存在明显的光学双稳行为,改变系统参数可以有效地增强本征光学双稳效应。讨论了掺杂离子浓度的优化,晶体基质的选取,以及双稳迟滞回线的动态调控。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 光学双稳态的背景及意义  9-10
  1.2 光学双稳器件的分类  10-13
  1.3 稀土离子发光的本征光学双稳态  13-15
  1.4 本论文的主要内容  15-17
第2章单掺Tm激光晶体的本征光学双稳态  17-30
  2.1 引言  17
  2.2 理论建模  17-21
    2.2.1 耦合速率方程模型  17-19
    2.2.2 荧光辐射模型  19
    2.2.3 系统参数  19-21
  2.3 本征光学双稳态的数值分析  21-26
    2.3.1 能级布居数的本征双稳迟滞现象  21-24
    2.3.2 双稳光谱与发光双稳态  24-26
  2.4 可见与红外发光转换的数值分析  26-28
  2.5 本章小结  28-30
第3章 Tm/Ho共掺激光晶体的本征光学双稳态  30-42
  3.1 引言  30
  3.2 速率方程理论建模  30-32
  3.3 数值分析与讨论  32-41
    3.3.1 系统参数对双稳态的影响  32-34
    3.3.2 能量传递上转换的影响  34-39
    3.3.3 Tm-Ho离子能量传递与反传递速率的影响  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 Tm/Yb共掺激光晶体的本征光学双稳态  42-55
  4.1 引言  42
  4.2 Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺体系的速率方程模型  42-45
  4.3 数值计算与分析  45-54
    4.3.1 稳态光学双稳态  45-47
    4.3.2 抽运光场与Tm~(3+)离子相互作用的影响  47-48
    4.3.3 Tm~(3+)/Yb~(3+)离子能量传递与上转换的影响  48-51
    4.3.4 Tm~(3+)/Yb~(3+)离子掺杂浓度的影响  51-52
    4.3.5 抽运光强变化速率的影响  52-54
  4.4 本章小结  54-55
结论  55-57
参考文献  57-62
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  62-63
致谢  63

Tm掺杂激光晶体荧光双稳特性研究

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