时间、空间分辨泵浦-探测飞秒光谱的原理与技术

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1、中山大学硕士学位论文时间、空间分辨泵浦-探测飞秒光谱的原理与技术姓名：林洁申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：周建英2003.5.20摘要角技的发展使我们面临着一个崭新的光子时代，开展对光子学技术和光子材料的研究对现代光纤通讯与信息技术有着重要的意义，科学家们正在为全光开关寻找适合的材料。其中，材料的非线性系数是决定光开关时间的重要参数之一。为此，人们发展出双光束耦合泵浦．探测技术。但是，由于一般情况下激光基模的输出是高斯型的，平面波近似的理“相干假象”进行完全的解释，因而法不能对泵滴．探测实验中产生的中我们重新对泵浦．探测技术进行分析，发展出空间分辨的泵

2、浦-探测实验和理论新技术。我们从耋壅趣童直瑟出发，得到高斯光场空间分布下的双光束耦合方程，利用傅立叶变换和微扰理论，得到三阶非线性效应下探测光透射率的一阶近似解析解。按照推导结果进行理论模拟，表明材料的非线性系数与测量空间有密切关系。为了验证理论结果，我们在传统的时间分辨的泵浦一探测实验基础上，发展出空间分辨的泵浦．探测实验技术，测量了不同空间分布下材料的非线性系数，其结果与理论十分符合，在实验方法上使泵浦．探测技术上升到一个新的高度。在三阶非线性效应的理论基础上，进一步利用劈裂算子方法对给定材料中一维横向光场下的包含五阶非线性效应的泵清一探测光谱进行数值模

3、拟，并对其进行了定性地讨论。关键词：泵浦．杂丽，空间分菇7非线隹￡累薮，i阶_劈裂；岛法奠PrincipleandTechniqueofTime，Space—resolvedPump—probeFemtosecondSpectroscopyMajor：OpticsAuthor：LinJieAdvisor：Prof．ZhouJian·yingAbstractTheadvancementinscienceandtechnologypromisesthatwe81-enOWapproachingtoaPhotonlcsEra．Scientificresearcha

4、ctivitiesforphotoinctechniquesandmaterialsarcofimportancetothemodernopticscommunicationsandtotheinformationscienceandtechnology．Scientistshavebeensearchingsuitablematerialsforallopticalswishing．withwhizhthenOn珏．1leRrrefractiveindexis01]eofthemostimportantparametersthatdecidesthetim

5、eandhezacetheb鲫d丽d也foropticalsignalprocessing．／nthisthesis，two-beamcouplingpump-probeopticalspcc圩osco_Pyisdevelopedtomeasurethe丑onlinearrefraction．AsthespatialdistributionofthelaserOUlputcan—bedeseribed私a蚴anfunction,theeffectoftheC-aussiandisnSbufi0／1will舀Verisetoarathercomplicated

6、spatialbehaviourofthepump-probesignaI．Thethesiswillshowthatthetheoreticalanalysisbased∞theplane-waveapproximation(PWA)cannotgivecompleteinterpretationforthe“coherentartifact”producedinthepump-probeexperiment，bthisthesis．weanalyzethepump-probetechniqueandreportthedevelopmentofthespa

7、ce-resolvedpump-probetheoryandexperiment．Theconmbutionofmythesisis鹊follows：FromtheMaxwellequation,wefirstobtainthetwo-beamcouplingequationsundertheGanssianspatialdistribution．ThenweLiseFouriertransformationandperturbationtheorytoevaluatetheanalyticsolutionuptothefirstorderoftheprob

8、epulsesThetheoreticalresul