光能边扩散边增长
散射越强,扩散系数越小,光逃出得越慢。
L31 · 无镜面反馈
散射能把光留得够久,让它形成激光吗? 散射确实能做到。光被反复散射,在受泵浦的介质里绕很长的路,一路都在获得增益,不用反射镜也能越过阈值。不过,漫射光整体变强,和靠干涉挑出来的随机共振,是两回事。
用多次散射代替镜子。改变样品大小、增益和泵浦核心,记录光怎样增长、饱和,又怎样扩散逃出样品。
物理教程
背景无序增益介质不需要传统的两面镜子,也能获得反馈。
为什么值得理解这里由多次散射代替镜子。改变样品大小、增益和泵浦核心,看光怎样增长、饱和,又怎样扩散逃出样品。
先抓重点
散射越强,扩散系数越小,光逃出得越慢。
这里选用一条归一化速率方程来限制增益,它不是针对某种材料的量子模型。
这里假设边界完全吸收,忽略外推长度。公式用的是未饱和的有效增益;“完全反转增益阈值”还要计入初始激发比例与泵浦核心范围,由数值本征值求出。
正弦形式只适用于均匀、未饱和的增益;局部泵浦时改用数值本征向量。高阶基可正可负,物理光强仍非负。
页面把能量和整个表面逸出都除以球体体积。相邻单元间的通量互相抵消,最后留下的外边界通量再除以体积,就是输出读数。
散射太弱时,扩散图像不再成立;模型也不会额外加入相干共振来弥补。
种子指定各层折射率和厚度,层间界面反射光,层内传播积累相位。这个样品不是用光学方法重建扩散球。
求解器寻找一个实频率和一个正增益,同时满足两端的出射边界条件。参与比例衡量模式在空间里有多集中。求到的只是候选模式,既不完整,也没有考虑饱和。
容易误解平滑的扩散图里应该出现随机的窄谱峰。
正确理解球形样品显示的是系综平均光强怎样扩散。要找干涉选出的阈值模式,请切换到单独的相干层状样品;这些模式不是从球形数据里重建的。
容易误解过了线性阈值,输出就会无限增长。
正确理解受激辐射消耗局部反转,增益随之下降,输出趋于饱和。
比较“扩散反馈”和“阈值以下”。每个预设自动记录二十纳秒的演化;画面回放示意表面逸出。
你会看到: 初始增长率为正时,光先增长,最后稳定在有限的饱和输出上。增益不变,缩小样品或减弱散射。
你会看到: 光逃得更快,阈值升高。比较“小泵浦核心”和“全体积泵浦”两个预设。
你会看到: 外层没有泵浦时,主空间模要更高的增益才能维持。展开“高级参数”,点“显示相干层状样品”。选一个模式,再改变层种子或受泵比例;独立的光学计算会自动更新。
你会看到: 每个模式有自己的波长、阈值和参与比例。把这些量和出射边界残差,与装置里画出的层结构对照。