饱和线性吸收情况下克尔介质中的激光相移研究

　　饱和线性吸收情况下克尔介质中的激光相移研宄韩坪杨少辰北方交通大学理学院物理系，北京0，445155芒1射时饱和吸收效应对非线性激光相移的影响，由量子光学出发，进行移在介质出射面处的横向分布。

　　1引言激光在非线性薄介质中传输，光相位随接收功率的大小显着变化，光相位变化又显着影响传输场干涉效应光功率限制等光学行为因此，研宄激光相移在横向的分布是重要的，它是研宄非线性传输效应的基础，只有通过相位的分布才能考查传输场在非线性传输效应的研宄当中，强场作用下的饱和吸收效应是个不容忽视的现氮它显着地影响非线性相移在横向的分布。本文讨论饱和线性吸收情况下在克尔介质的出射面处的激光相移2饱和吸收效应所谓饱和吸收效应是指在强场作用下吸收系数会随着场的增加而降。作者通过对此效应的研，对克尔介质的动力学方程进行修正我们已经知道，在弱场作用下，即考虑线性吸收情况，吸收系数是个常数，下面我们将看到，在强场作用下，吸收系数。+是个常数，吸收系数会随着场的，加而下降。这时激光穿过介质的传输效应会有很大的不同，这直接影响到位移偏折效应干涉效应及光功率传输等光学丁为个典型的例子，1人。他仰抓在研宄非线性介质的光功率限制，发现考虑饱和吸收效应后的结果与原结果截然不同5！对于远场功率限制，当2卞要的功率限制机制是；线性吸收，而，上戏的功率限制机制坫非线性折射其中非线性折射参数，2是非线性吸收系数但是，如果考虑饱和吸收效应，2时，主要的功率限制机制可以是非线性折射。考虑饱和吸收效应后，功率限制机制不定是非线性吸收对非线性介质的传输效应视的重要内容3克尔介质中的动力方程所谓克尔介质是指能产生克尔效应的介质，各以同性介质介外电场或外磁场作可变为各1异性介质的折射率为响，2，式中括号场的时间平均，而加=，其折射率的改变与外磁场，度的平7成1比尔效应是淡非线性效应级非线性的来源可以是由于原子或分子周围的电子云在光场作用下发生畸变，或是局部热效1996在洛阳矿山机器厂从事无损检测工作，现为北方交通大学在校研究生，主要从事非线性传输效应的研究应，或是由于分子排列取向所造成的。典型的克尔介质包拈向列液晶，非线性液体及，振附近的，蒸气等非线性气依稳态情况下。考虑薄介质近似。

　　内。！是入射激光的半宽度，对于低阶非线性过程的简单情况，克尔介质中神口⑴为非线性折射参数，0=汾红。，2=2是线性和非线性吸收系数。

　　4对线性吸收系数的饱和修正由量子光学31可知，在弱场作用下，各向同性介质中考虑由基态激发态以勺跃迁淑化率为，=可以看出吸收系数圮1个常数强场作用下的极化率，为似子跃撄频半，为弛豫系数为原子处于激发态的寿命，也称为纵弛豫时间，12为原子的位相失相时间，也称为横她豫时间只为矢量模型中的角速度。

　　考虑=0的共振怙形0=.1为激发态向基态跃撄的偶极稂1入1为当1时。产生饱和吸收效应。即4，1则可采用数学近似。1+1=左再考虑初始条=，时。1=10.

　　解2妹令=.，加办+0.，4这就是低功率激光入射，考虑饱和线性吸收效应时所得激光相移定义激光横向分布函数只00=，是蚱他入射强胧激光作介质内和离非线忡介质出射面后。激光电场辉幅的变化依赖于最初的横向分布⑶式虑，0=以贞02的高斯分布为6结论在强场作用下，饱和吸收效应必须加以考虑考虑饱和吸收效应后。非线性相移在横向的分布会有很大的变化。从终影响激光在非线。介质中的传输效应。由量子光学手段进行推导，得到饱和吸收情况下的线性吸收系数。1+对线性吸收系数加以修正，可得到饱和线性吸收情况下的非线性相移，这为进步研宄饱和线性吸收情况下的非线性传输效应奠定广基础。

　　饱和线性吸收系数共振情形下。1=.则存1为饱和吸收场强，当，1时，发生饱和吸收效应5考虑饱和线性吸收下的激光相移当我们考虑饱和线性吸收情况时，根据上节1沈元壤，非线性光学原理，科学出版社，1984.

　　2.丁。阿雷兑。激光的物理；用，科学出版杜，979.

　　3谭维翰，非线性；7.科7出版社。