激光传输中CS2折射率的变化研究终版

分类号 单位代码 密 级 学 号 070xxxx 本科毕业论文（设计）题 目 激光传输中CS2折射率变化研究作 者 Xxxx院 (系)专业班级学 号 xxx2xx指导教师 xxx答辩日期 20xx年 5 月 5 日西安文理学院毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。 毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出 处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰 写 过 的 研 究 成 果 。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人毕业论文（设计）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。论 文 作 者 签 名 : 2016 年 5 月 5 日I摘 要激光技术已经被广泛应用到人民日常生活的方方面面，而且随着技术的不断发展创新，与其他科技领域的结合也越来越密切，越来越深入到人类社会的生产生活中，对相关技术的进一步理解与定量分析的需求也越来越多，其中对激光在传输过程中产生的双折射现象进行分析时一个重要的科研课题，随着仿真技术的发展，利用计算机技术对相关进行数值模拟仿真既有虚拟现实的长处，也更经济高效。在国家各种科技项目的带动下，核心技术已经逐渐形成了较全面的技术成果。当激光的线偏振光照射到各向相同的介质时，会引起介质折射率的变化，从而会产生光克尔效应。人们常常引用光克尔效应制作光快门。并且，强的线偏振光的空间分布通常也是一种高斯分布，因此，由其引发的介质折射率变化也是不均匀的。本论文以 CS2为例，编程模拟出激光偏振光在其传输过程中引发的折射率变化的情况，为设计光开关和拓展其应用提供更好的依据。关键词：激光技术；CS2 折射率；模拟仿真.IIIIABSTRACTLaser technology has been widely applied to all aspects of peoples daily lives, and with the continuous development of innovative technologies, combined with other areas of science and technology has become increasingly closer, deeper into human society, production and life of the related art further understanding and quantitative analysis of the demand for more and more, which when birefringence laser-produced in the transmission process to analyze an important research projects, with the development of simulation technology, using computer technology related numerical simulation existing virtual reality strengths, but also more cost-effective. Driven by the various national science and technology projects, the core technology has been gradually formed a more comprehensive technological achievements.When the linearly polarized laser light is irradiated to each of the same medium, it will cause changes in the refractive index of the medium, which will produce optical Kerr effect. People often cite optical Kerr effect of making a light shutter. Further, the spatial intensity distribution of the linearly polarized light is generally Gaussian distribution, therefore, caused by changes in the refractive index of the medium is not uniform. In this thesis, CS2, for example, a case where the refractive index of the analog programming polarized laser-induced changes in the transmission process and provide a better basis for the design of optical switch and expand its applications.Keywords：Laser technology; CS2 refractive index; simulation.III目 录摘 要 .I关键词 .IABSTRACT .IIKeywords.II目 录 .III第一章 绪论 .1第二章 光克尔效应 .22.1 克尔效应 .32.2 光克尔效应(OKE) .42.3 光克尔门 .9第三章 激光在二硫化碳中传输的数值仿真 .103.1理论描述 .113.2计算模拟 .13第四章 结束语 .15参考文献 .17致 谢 .18IV1第一章 绪论上个世纪六十年代，在人类科技史上占据举足轻重地位的激光诞生，激光不仅仅是在光学发展历史上一个里程碑般的存在，对于整个人类社会科技中的地位更是同半导体、电子计算机和半导体一起成为 20 世纪的“四大发明” 。1916 年伟大的科学家爱因斯坦提出了受激辐射理论。受激辐射理论认为，物质由多个粒子组成，在这些粒子之中的原子具有多个能级，每个能级上都有电子以不同的数目分布。而电子能够光子被激发，当处于较高能级上的电子被激发时会跃迁到较低能级上，在这个过程中会有辐射的现象发生。当达成一定的条件时，一个弱光也能激发出一个强光，这种现象被称为“受激辐射的光放大” ，也就是所说的激光。这一理论启发了美国物理学家汤斯，他在 1954 年利用分子和原子体系成功研制出了第一台氨分子束微波激射器。 1, 2不同于普通的光，激光在传播方向上是单一的，同时激光在振幅、频率和相位上是齐整且有序的。这些特征使激光具有区别于普通光的特点，即能够在确定的方向上发光，光的亮度极高，且光的颜色纯粹，具有高密度的能量，同时还具有相干性的特征。作为电磁波的一种，激光具有承载信息的能力，能够用于信息的获取，传输，存贮和处理，例如激光通信。激光技术蓬勃发展并与不同的学科领域相结合得到了更加广泛的应用和前景，例如在生物医学领域，再计量与检测领域以及化学领域，激光都尽其所能发挥作用并根据学科的需求不断发展。激光再更多领域的应用以及更高的应用要求也再不断向激光器的研制和激光技术的发展提出新的课题和挑战，也不断丰富关于激光的研究内容 3, 4。光在介质中传播时与介质相互作用，产生非线性现象 5-7。激光作为光的一种在传播过程中会经历同样得到光学现象 8。尤其当介质存在外加电场时，光在介质中传播时会产生三阶非线性极化效应 6，这就是克尔在 1875 年所发现的克尔效应。克尔在研究中发现如果给玻璃加上外加电场，则线偏振光通过玻璃时会变为椭圆偏振光。这一现象说明本为各向同性的玻璃在外加电场的作用下变为各向异性，由于外加电场的存在，产生了与外加电场大小有关的折射率变化，引发了双折射。从非线性光学角度分析，由于光与介质的相互作用通常用光在介质内引发的极化过程描述的