ZnO无序介质受激辐射特性的数值模拟
基于ZnO纳米柱制备及发光实验，建立ZnO纳米柱的中心位置和半径大小都是无序的二维无序介质结构模型，研究ZnO纳米柱无序介质中的光激发特性。 首先研究非增益、无损耗ZnO纳米柱无序介质中的光学特性。采用ZnO增益唯象模型，应用时域有限差分方法，数值模拟高斯脉冲在无序介质中光场的空间分布。选取探测点，利用同一波源得到探测点处的频谱在ZnO增益范围内的共振峰；选用峰值对应的正弦波源激发此无序介质，得到无序介质中光场的空间分布呈现局域化特征，并确定为局域模。 其次研究有增益、有损耗ZnO纳米柱无序介质中的光学特性，研究泵浦功率对位于ZnO活性介质的增益区内的局域模激发特性的影响。利用同一高斯脉冲得到探测点处的频谱在ZnO增益范围内的四个共振峰，发现无序介质中的频谱只与介质结构有关，而与介质的损耗和增益无关。选用峰值对应的正弦波源激发此无序介质，得到无序介质光场的空间分布，发现光场相对强度的形状与损耗和增益无关，损耗和增益只改变光场强度。研究了泵浦功率对位于ZnO活性介质的增益区内的局域模激发特性的影响，得到不同局域模具有不同的泵浦功率阈值。 最后研究了泵浦面积对位于ZnO活性介质的增益区内的某一局域模激发特性的影响。改变泵浦功率，从左到右依次增加两层ZnO纳米柱泵浦和单独泵浦一个局域区域；泵浦功率一定时，增加泵浦局域区域和非局域区域中ZnO纳米柱个数。得到ZnO纳米柱无序介质中泵浦面积对局域模发射特性的影响的结论。当泵浦功率较小时，无论泵浦面积多大都不能激发局域模；不同的泵浦功率，局域模被激发所需的临界泵浦面积不同。随着泵浦功率的增加，光场相对强度呈递增趋势，当泵浦功率超过临界功率时，光场相对强度急剧上升；泵浦单独一个局域区域时，随着泵浦层数的增多，局域模的位置朝着泵浦面积增加的方向移动，同时光场局域的强度也变大。泵浦非局域区域，光场分布没什么变化。
ZnO无序介质;时域有限差分法;受激辐射;局域模
赣南师范学院
硕士
光学
谢应茂
2011
中文
2014-07-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）