外电场作用下光折变晶体的光学特性研究

论文摘要

外电场对光折变晶体宏观光学特性有着深刻影响,对此人们已经进行了大量的研究,这包括外电场对晶体衍射效率的影响、外电场对光感应光散射的影响以及外电场对光波耦合特性的影响等。本文主要对光折变晶体CSBN （Ca0.28Ba0.72）x（Sr0.60Ba0.40）1-xNb2O6)和Ce:SBN在外电场作用下的部分光学特性进行了理论分析和实验研究,包括：外电场下CSBN晶体的锥光干涉特性研究,外电场对光折变晶体中光束形态的影响和外电场下光折变晶体中准稳态光孤子的平移特性研究等。主要研究内容如下：1.基于单轴晶体锥光干涉的理论分析,结合CSBN线性电光效应,研究了外电场下CSBN晶体的锥光干涉特性,并给出了线性电光系数γ33和γ13的计算公式。在此基础上,设计了一种可用于测量CSBN这类晶体的线性电光系数的实验方法。根据这一方法搭建了实验平台,对CSBN50晶体的线性电光系数γ33和γ13进行了测量,结果是：γ33=（141.0±0.5）×10-12m/V,γ13=（85.0±0.5）×10-12 m/V。2.研究分析了Ce:SBN晶体在外电场作用下的传播光束自聚焦和自散焦过程,在实验中,通过改变晶体上外施加电场的强度和方向,实验观察了外施加电场对晶体内传播光束形态变化的影响,并分析了其形成机制与规律。在光束的自散焦实验中,着重报道了晶体内光束从自散焦扩展到“暗迹”形成的演变；在Ce: SBN晶体自聚焦实验的基础上,进一步对晶体中准稳态亮空间孤子进行了实验观测。3.在准稳态亮空间孤子实验的基础上,改进了实验装置,使晶体可以在沿光轴方向以一定速度平移。研究观察了晶体中准稳态亮空间孤子的平移特性：晶体在外加电场时的移动使本来转瞬即逝的准稳态孤子的存在时间大大延长,几乎是随着晶体的平移而一直存在,而更有趣的现象是这样的光孤子随着晶体的平移有类似抛物线或类似粒子在势场中的运动轨迹一样的传播形态,这体现出光孤子鲜明的粒子特性,而且光孤子弯曲的方向与晶体移动方向相关,会随着晶体移动方向的上下变化而摆动。这些现象与扩散效应对空间孤子的形态影响十分相似。本文宏观上分析认为平移操作是一个微扰的过程,从而造成了孤子的弯曲。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 外电场下的光折变晶体光学特性研究综述
• 1.1.1 晶体在外电场下的电光效应
• 1.1.2 晶体的光折变效应及其外电场下的特性
• 1.1.3 外电场下光折变空间孤子相关研究
• 1.2 本论文的主要研究内容
• 第二章 外电场下CSBN晶体的锥光干涉特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 CSBN晶体电光效应的理论分析
• 2.2.1 电光效应的数学表示
• 2.2.2 CSBN晶体的线性电光效应
• 2.3 单轴晶体的锥光干涉
• 2.4 基于电场下锥光干涉变化的晶体电光系数测量
• 2.4.1 实验装置
• 2.4.2 电光系数表达式的进一步推导
• 2.4.3 实验结果
• 2.5 本章小结
• 第三章 外电场对光折变晶体中光束形态的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验研究
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 外电场下的光束自聚焦
• 3.2.3 外电场下的光束自散焦
• 3.2.4 外电场下的准稳态光孤子
• 3.3 本章小结
• 第四章 外电场下光折变晶体中准稳态光孤子的平移特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验研究
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 实验观测和现象分析
• 4.2.3 主要实验现象的宏观解释
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 主要结论
• 5.2 主要创新点
• 5.3 有待进一步解决的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 攻读硕士学位期间参与的课题
• 学位论文评阅及答辩情况表