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基于四能级原子系统模型增益媒质激光原理研究

孙兵兵 吴博 王辉 黄志祥 吴先良

基于四能级原子系统模型增益媒质激光原理研究

孙兵兵, 吴博, 王辉, 黄志祥, 吴先良
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  • 作为超材料研究中的重点, 增益媒质因其放大特性而表现出良好的应用前景.本文基于四能级原子结构系统模型, 引入一种全新的抽运机理:高斯抽运. 用时域有限差分方法对增益媒质激光产生原理进行模拟计算. 数值模拟结果表明, 该模型和新抽运机理的频谱特性、阈值特性以及动态演化过程和理论分析一致. 研究结果可为计算更复杂超材料系统提供参考.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60931002, 61101064, 51277001)、安徽省杰出自然科学基金(批准号: 1108085J01)、安徽省高校自然科学基金(批准号: KJ2011A002, KJ2011A242) 和安徽大学211工程资助的课题.
    [1]

    Siegman A E 1986 Laser (California: Mill Valley)

    [2]

    Sargent III M, Scully M O, Lamb W E 1974 Laser Physics (Mass: Addison-Wesly Reading)

    [3]

    Yariv A 1997 Optical Electronics in Morden Communications (New York: Oxford Univ Press)

    [4]

    Einstein A 1917 Phys. Z. 18 121

    [5]

    Lamb W E 1964 Phys. Rev. A 134 1429

    [6]

    Marcuse D 1980 Principles of Quantum Electronics (New York: Academic Press)

    [7]

    Xiao S M, Drachev V P, Kildishev A V, Ni X J, Chettiar U K, Yuan H K, Shalaev V M 2010 Nature 466 735

    [8]

    Fang A, Koschny T, Wegener M, Soukoulis C M 2009 Phys. Rev. B 78 241104

    [9]

    Sivan Y, Xiao S M, Chettiar U K, Kildishev A V, Shalaev V M 2010 Optics Express 17 24060

    [10]

    Fang A, Koschny T, Soukoulis C M 2010 Phys. Rev. B 82 121102

    [11]

    Wuestner S, Pusch A, Tsakmakidis K L, Hamm J M, Hess O 2010 Phys. Rev. Lett. 105 127401

    [12]

    Fang A, Huang Z X, Koschny T, Soukoulis C M 2012 Photonics and Nanostructures-Fundementals and Applications 10 276

    [13]

    Fang A, Huang Z X, Koschny T, Soukoulis C M 2012 Optics Express 19 12688

    [14]

    Hawkins R J, Kallman J S 1994 Opt Quantum Electron 26 207

    [15]

    Hagness S C, Joseph R M, Taflove A 1996 Radio Sci 31 931

    [16]

    Nagra A S, York R A 1998 IEEE Transaction on Antennas and propagation 46 334

    [17]

    Fang A, Koschny T, Soukoulis C M 2010 Journal of Optics 12 024013

    [18]

    Florescu L, Busch K, John S 2002 Optical B 19 2215

    [19]

    Taflove A 1995 Computational Electrodynamics: The Finite Difference Time Domain Method (Norwood, MA: Artech House)

  • [1]

    Siegman A E 1986 Laser (California: Mill Valley)

    [2]

    Sargent III M, Scully M O, Lamb W E 1974 Laser Physics (Mass: Addison-Wesly Reading)

    [3]

    Yariv A 1997 Optical Electronics in Morden Communications (New York: Oxford Univ Press)

    [4]

    Einstein A 1917 Phys. Z. 18 121

    [5]

    Lamb W E 1964 Phys. Rev. A 134 1429

    [6]

    Marcuse D 1980 Principles of Quantum Electronics (New York: Academic Press)

    [7]

    Xiao S M, Drachev V P, Kildishev A V, Ni X J, Chettiar U K, Yuan H K, Shalaev V M 2010 Nature 466 735

    [8]

    Fang A, Koschny T, Wegener M, Soukoulis C M 2009 Phys. Rev. B 78 241104

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    Sivan Y, Xiao S M, Chettiar U K, Kildishev A V, Shalaev V M 2010 Optics Express 17 24060

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    Fang A, Koschny T, Soukoulis C M 2010 Phys. Rev. B 82 121102

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    Wuestner S, Pusch A, Tsakmakidis K L, Hamm J M, Hess O 2010 Phys. Rev. Lett. 105 127401

    [12]

    Fang A, Huang Z X, Koschny T, Soukoulis C M 2012 Photonics and Nanostructures-Fundementals and Applications 10 276

    [13]

    Fang A, Huang Z X, Koschny T, Soukoulis C M 2012 Optics Express 19 12688

    [14]

    Hawkins R J, Kallman J S 1994 Opt Quantum Electron 26 207

    [15]

    Hagness S C, Joseph R M, Taflove A 1996 Radio Sci 31 931

    [16]

    Nagra A S, York R A 1998 IEEE Transaction on Antennas and propagation 46 334

    [17]

    Fang A, Koschny T, Soukoulis C M 2010 Journal of Optics 12 024013

    [18]

    Florescu L, Busch K, John S 2002 Optical B 19 2215

    [19]

    Taflove A 1995 Computational Electrodynamics: The Finite Difference Time Domain Method (Norwood, MA: Artech House)

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-30
  • 修回日期:  2012-06-17
  • 刊出日期:  2012-11-05

基于四能级原子系统模型增益媒质激光原理研究

  • 1. 安徽大学电子信息工程学院智能计算与信号处理重点实验室, 合肥 230039;
  • 2. 合肥师范学院物理电子系, 合肥 230061
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 60931002, 61101064, 51277001)、安徽省杰出自然科学基金(批准号: 1108085J01)、安徽省高校自然科学基金(批准号: KJ2011A002, KJ2011A242) 和安徽大学211工程资助的课题.

摘要: 作为超材料研究中的重点, 增益媒质因其放大特性而表现出良好的应用前景.本文基于四能级原子结构系统模型, 引入一种全新的抽运机理:高斯抽运. 用时域有限差分方法对增益媒质激光产生原理进行模拟计算. 数值模拟结果表明, 该模型和新抽运机理的频谱特性、阈值特性以及动态演化过程和理论分析一致. 研究结果可为计算更复杂超材料系统提供参考.

English Abstract

参考文献 (19)

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