分子双光子吸收截面与泵浦超短脉冲激光时空关系的研究.pdf

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1、分类号：密级：UDC：编号：学位论文分子双光子吸收截面与泵浦超短脉冲激光时空关系的研究李瑞金指导教师姓名：赵培德教授河北工业大学申请学位级别：硕士学科、专业名称：理论物理论文提交日期：2011年11月论文答辩日期：2011年12月学位授予单位：河北工业大学答辩委员会主席：评阅人：2011年12月DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofTheoreticalPhysicsSTUDYONTHETWO-PHOTONABSORPT

2、IONCROSSSECTIONINRELATIONTOTHESPATIO-TEMPORALPROFILESOFPUMPLASERbyLiRuijinSupervisor:Prof.ZhaoPeideDecember2011原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明

3、的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文分子双光子吸收截面与泵浦超短脉冲激光时空关系的研究摘摘摘

4、要要要目前，确定分子双光子吸收截面主要有两类方法：诱导荧光法和能量透过率法，后者特别适合于非荧光物质。然而，能量透过率法所依据的非线性吸收方程由于没有包含对时间的微分项，在对作为激发光的超短脉冲激光的时域结构处理方面缺乏合理性。本论文将麦克斯韦方程应用到非磁、非导电和无自由电荷的均匀介质中，根据介质折射率和三阶电极化率的复数性，从理论推导、数值计算和模拟等方面，研究了介质在双光子吸收下分子双光子吸收截面与泵浦超短脉冲激光时空结构的关系。论文的研究工作取得了以下主要结果：1、在仅考虑介质三阶非线性光学效应双光子吸收的条件下

5、，理论推导并得出了脉冲激光的振幅所满足的非线性微分方程。利用常用的缓变振幅近似以及光强与振幅的关系，进一步得到了短脉冲激光在均匀介质中传播时光强所满足的非线性吸收方程。该方程包含了对光强求时间导数的微分项。2、对包含有时间微分的非线性吸收方程进行了数值求解，得到了在介质中的光强随时间和传播距离的数值曲线。通过分析数值曲线特征，进一步找到了满足该吸收方程的一个解析解。通过对该解析解的数值模拟，发现脉冲激光在介质中传播时，其脉冲宽度由于分子的双光子吸收而出现展宽效应。这种展宽效应与传播距离及分子的双光子吸收截面有关。其中样品

6、厚度L、双光子吸收系数以及入射光峰值强度I0均会影响到输出脉冲激光强度；脉冲在样品中传输时由于介质的双光子吸收，出射光强不断降低，脉宽也随着展宽。吸收系数越大，脉宽展宽越大，出射光下降越大。3、根据介质的双光子吸收造成的激光脉冲的脉宽展宽效应，提出了一种测量双光子吸收截面的新建议。通过测量脉冲激光穿过样品前后的脉冲展宽率，在实验上确定介质分子的双光子吸收截面。关键词关键词：超短脉冲激光，双光子吸收，脉冲展宽效应，非线性透过率，关键词z-scani分子双光子吸收截面与泵浦超短脉冲激光时空关系的研究STUDYONTHETWO

7、-PHOTONABSORPTIONCROSSSECTIONINRELATIONTOTHESPATIO-TEMPORALPROFILESOFPUMPLASERABSTRACTAtpresent,therearetwokindsofmethodstomeasuremoleculartwo-photonabsorptioncrosssectionofmedia:inducedfluorescenceandenergytransmission.Thelatterisnotrestrictedtotheinvestigationo

8、ffluorescentmaterials.However,becauseofthedisappearanceofthetimedifferentialinthenonlinearabsorptionequationthatenergytransmissionmethodrelieson,thewayofthemea