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ISSN: 2321 - 6212
告诉朗道理论物理研究所、俄罗斯
收到日期:07/08/2018;接受日期:14/09/2018;发表日期:21/09/2018
DOI: 10.4172 / 2321 - 6212.1000230
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众所周知,大多数低分布反馈(DFB)手性photinic媒体激光阈值(definitnes我们下面谈论手性液晶(CLC))是观察到局部模式频率(例如在边缘模式(EM)频率)。分布反馈激光阈值的局部模式频率在CLC分析依赖于CLC和细胞用于实验参数。类似的复杂关系中存在反常地强(在本地化模式频率)暴露自身的吸收效果,特别是在发光光谱。以下的理论研究结果的依赖分布反馈激光效率和clc的发光光谱参数的关系讨论报告。结果解释了实验观察non-monotonic分布反馈激光阈值的依赖注入强度。选择实验观察的预测效果进行了讨论。
手性、频率、吸收
在一般情况下,CLC和细胞用于实验参数之间的关系可以找到相应的高效激光电磁频率在数值方法。找到一个激光阈值增益(γ)需要解决分散方程(1,2]。寻找一个泵的吸收参数γ波确保最大吸收人知道γ的值满足最大吸收条件:
d (1-R-T) / dγ= 0,(1)
在R和T结构的反射和透射系数考虑。我们的目标是找到条件确保simalteniously激光电磁频率和最大的泵波吸收。一些时间提到了方程的数值解的计算可能会取代反射、透射和吸收作为函数的参数。
鲁克,厚CLC层可以得到解析表达式。以下两种方法应用于确定拼箱电池参数确保一个有效的激光。
众所周知eigenwaves对应于传播的光在沿螺旋轴手性信用证,即麦克斯韦方程的解决方案(2]。
(2)
(3)
n光频率,在哪里±两个向量的圆偏振光,(z)是吗
手性液晶的介电张量(2,3],c是速度和波向量K±满足的条件
K+- K- - - - - -=,(4)(4)
哪里的互惠晶格向量LC螺旋(= 4π/ p, p是胆甾型沥青)。波向量K±的四个特征的解决方案(3)由eqn决定。(4)和下面的公式
(5)
在j的特征解决方案与振幅的比值(E / E +)的表达吗
κ=ω0½/ c,0=(+)/ 2,δ=(-)或(+)是介电各向异性,而且,最主要的价值观是CLC介电张量(2,3]。方程式。(3)-(6)给出精确解析解CLC特征波的传播沿螺旋轴。如果我们定义的比例介电常数实部,虚部,即。
=0(1 + i)。(7)
提到公式给出精确解吸收CLC如果> 0,放大CLC < 0。
在研究激光在结构示意图所示图1我们假设参数γ确定介电常数的虚部ε泵频率与本地化模式频率提出了ε=ε0(1 +我γ给出了l)和ε=ε0(我γh)激光频率与本地化模式频率。光的吸收事件CLC层提出的图1= 1 - rt, R和T的反射和透射系数层。在反射光谱的CLC层图1接近阻带频率是在边缘图2。反射的最小值图2给真正的部分离散EM频率(由整数数字munerated n, n = 1为最接近阻带边缘EM频率)(2]。最大的泵波吸收对应于最小的激光阈值(如果其他参数是固定的)。因此,优化激光必须找到一个最大的泵波吸收。图3出现不寻常的光谱依赖性(这里所有其他数字δ(ν-1)策划的频率ν的轴的定义如下所示)的吸收频率接近他们,并允许发现参数的结构确保吸收最大泵波(例如,层厚度会)。发现通过这种方式层厚度会对应于最大发光强度的泵频率与本地化优势模式的频率。注入强度的变化在这个频率允许改变获得γh激光频率的变化水平激光粒子数反转这泵波引起的强度变化。找到一个激光阈值求解色散方程
(8)
图1:边缘的边界问题模式的示意图。
图2:弯曲系数R接近阻带边缘
图3:计算频率依赖吸收(1-R-T) (l = l, l = 300 = 0.05):(一)γ= 0.001,(b)γ= 0.005。
eqn的数值解。(8)可以代替计算的反射,透射和吸收作为函数的参数显示在被发现图4和图5。发现这种方法阈值增益γh激光频率可以达到相应的泵(最小限度的)强度。
图4:计算频率的依赖关系R (l = l, l = 300 = 0.05) (a)接近第一激光边缘阈值增益模式(γ= -0.00565),(b)接近第二激光边缘阈值增益模式(γ= -0.0129);T计算频率的依赖关系(l = l, l = 300 = 0.05) (c)接近第一激光边缘阈值增益模式(γ= -0.00565),和(d)接近阈值获得第二边缘模式(γ= -0.0129)。
图5:计算R (a)、T (b)和频率(l = l, l = 300 = 0.05)γ= -0.009,即。的增益阈值之间的第一和第二边缘模式。
泵的效率最高和最低的激光阈值增益可以达到激光发生在第一个EM的频率条件下,泵波异常强烈的吸收效果。这些可能发生在一个共线几何,但是它需要一个非常特殊的CLC参数的选择。
达到常规方法优化是使用一个非共线泵(4]。螺旋轴之间的角度的对应值,泵波传播方向确定大约为:
θ= arcos (I / p), (9)
在那里我和p激光和泵频率,分别。
上面讨论的实验实现分布反馈激光优化由于泵的斜入射波(转移noncollinear激光几何)在一项研究报告(5]。
就像上图所示在一般情况下,问题应该在一个数值研究方法,然而,对于厚CLC层可以得到解析表达式。CLC厚层的部分电磁频率ν(n = EM数量)给出的表达式。
(10)
吸收CLC参数确保吸收最大值之间的关系是(2]:
(11)
的激光阈值增益n EMγh频率
(12)
作为一个结果细胞厚度会(Lh)吸收最大值对应的泵波(和相应的激光阈值最小局部边缘模式频率)是由以下关系的参数:
(13)
优化吸收和激光阈值同时在同一样本比率/ Lh应该等于1。所以相应的cnnection之间的参数是:
(14)
所得结果表明,泵波强度的变化导致的变化γh有可能在某些特定的泵波强度满足eqn。(14),即获得最佳激光政权。
结果解释了实验观察non-monotonic CLC的分布反馈激光阈值的依赖注入强度分布反馈激光(和现在的选择1)优化的具体选择CLC细胞参数。上述理论结果部分发现的一个实验确认。图6介绍演示激光优化了温度变化的CLC球场(6]。随着提到实验优化激光由于泵波斜入射激光优化由于层厚度变化也被报道(5,7]。实验观测异常吸收的电磁频率显示本身在发光是在先前的研究报告8,9]。简要分析执行的频率分布反馈激光边缘模式也显示优化分布反馈激光实验的方法缺陷结构的方式类似于边缘的模式。
图6:的激光阈值增益nthEMγh频率。
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