基于四能級結構的二維增益媒質的研究.pdf

1、隨著電磁學和計算機科學技術的高速發(fā)展，計算電磁學本身自有的優(yōu)越性變得越發(fā)的明顯。特別是在有關電磁問題交叉學科的分析過程中，計算電磁學逐漸占據(jù)了主導的地位。FDTD算法作為其中的一個分支，由于具有方便、快捷較易編程等使用價值而被廣泛的應用于各種電磁模型的計算中。同時，電磁超材料的研究在近些年來已經(jīng)取得了極其可觀的進展。電磁超材料可以實現(xiàn)那些尋常材料所不能達到的功能，特別是在光波段，超材料具有很廣闊的應用前景。使用超材料代替受限材料則可以實

2、現(xiàn)那些由于材料限制而不能實現(xiàn)預定功能的器件。然而，在具體試驗中常常會遇到產(chǎn)生大量的損耗而影響實際運用的情況。因此，如何降低超材料本身固有的損耗變成了擺在學者面前的一個重要的問題。
　　 論文首先提出了一種基于四能級結構的增益模型的改進算法，其不僅可以簡單明了的觀察到激光閾值與各能級上粒子數(shù)變化情況，更重要的是相對于傳統(tǒng)處理增益模型來說大大的減少了實驗模擬所需要的時間。因此，該算法具有更廣泛的利用價值。其次，本文還將基于四能級結構

3、的增益模型與膽固醇液晶緊密的聯(lián)系在一起，提出了一種可以簡便觀察膽固醇液晶激光器模型激光閾值的方法。該方法可應用于更復雜的摻雜膽固醇液晶和更多層系統(tǒng)中，有助于更深入的理解和研究激光發(fā)生器的基本物理原理和制造效率更高的激光器。
　　 本文的主要工作如下:
　　 一、介紹傳統(tǒng)FDTD方法的基本理論及相關關鍵技術，如FDTD基本方程，吸收邊界條件(PML)等，同時說明其在電磁計算中的優(yōu)勢。概括了電磁超材料及膽固醇液晶的研究現(xiàn)狀及