三倍频Nd∶YAG激光抽运氧气中的受激拉曼和布里渊散射

报道了三倍频脉冲Nd∶YAG激光(355 nm)在两种不同带宽模式下抽运氧气中受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)的实验研究。在宽带(约1 cm-1)抽运模式下,只测到了前向受激拉曼散射,而没有观察到后向散射,其一级和二级斯托克斯最大能量转换效率可达22%和8%。在窄带(约0.003 cm-1)模式下,前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射都测量到了,但大部分抽运能量都转换到受激布里渊散射,其转换效率可达67%。测量了两种带宽模式下各散射组分在它们最佳转换时的波形;窄带情况下后向受激拉曼散射和受激布里渊散射的脉宽分别可压窄至1.5 ns和2.3 ns,不到抽运脉宽的三分之一,使得受激布里渊散射峰值功率可大大高于抽运功率。对氧气中前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射之间的竞争进行了讨论。     

三倍频Nd:YAG激光抽运氧气中的受激拉曼和布里渊散射

报道了三倍频脉冲Nd：YAG激光（355nm）在两种不同带宽模式下抽运氧气中受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）的实验研究。在宽带（约1cm^-1）抽运模式下,只测到了前向受激拉曼散射,而没有观察到后向散射,其一级和二级斯托克斯最大能量转换效率可达22％和8％。在窄带（约0．003cm^-1）模式下,前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射都测量到了,但大部分抽运能量都转换到受激布里渊散射,其转换效率可达67％。测量了两种带宽模式下各散射组分在它们最佳转换时的波形;窄带情况下后向受激拉曼散射和受激布里渊散射的脉宽分别可压窄至1．5ns和2．3ns,不到抽运脉宽的三分之一,使得受激布里渊散射峰值功率可大大高于抽运功率。对氧气中前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射之间的竞争进行了讨论。     

水中受激布里渊散射阈值的研究

在对水中受激布里渊散射阈值的研究中,针对传统定义上的不足,提出一种新的定义和新的测量方法.测量了不同能量的光束在不同长度的水介质中传输,在宽线宽和窄线宽情况下水的衰减系数.通过水的衰减系数的变化来确定不同情况下受激布里渊散射的阈值.试验发现,水中的受激布里渊阈值在理想稳态和理想瞬态下是一个常数,只与泵浦激光和介质属性有关,和介质长度无关;在中间情况下,受激布里渊阈值是否与介质长度有关,还要根据具体情况来分析.     

受激布里渊散射对纳秒激光脉冲光限幅规律

 研究了受激布里渊散射对纳秒激光脉冲的光限幅效应。针对四氯化碳介质研究了受激布里渊散射对2ns激光脉冲的光限幅和稳定输出能量的特性,给出了光限幅特性及输出能量与光限幅介质的结构参数之间的关系。对于输入能量波动范围在 13%的激光脉冲,实验获得输出能量波动范围为 7%,与理论分析的结果基本符合。     

受激散射过程理论模型的发展与应用

在激光间接驱动的惯性约束聚变（ICF）中,高强度激光与低密度等离子体发生相互作用,会激发两种受激散射过程:受激布里渊散射和受激拉曼散射。它们会损失激光能量、破坏辐射场对称性、产生超热电子,从而危害聚变点火过程。因此,理解受激散射的物理过程并找到抑制其发展的有效方法,是ICF研究中重点关注的问题。介绍了中国激光聚变研究团队为研究受激散射过程而发展的多个理论模型,以及这些模型在实验数据分析中的具体应用。这些理论模型与实验研究一起,为提升受激散射过程的物理理解发挥了重要作用。     

陡前沿脉冲产生的受激布里渊散射稳定性研究

受激布里渊散射转换效率及相位共轭保真度的稳定性与泵浦脉冲的前沿上升时间有关，对前沿上升时间与介质声学声子寿命接近的泵浦脉冲，在泵浦能量超过受激布里渊散射阈值较多时，会造成严重的相位共轭保真度不稳定。本文针对上升前沿时间为２ｎｓ的泵浦脉冲及声学声子寿命的１ｎｓ和ＣＣｌ４介质，在泵浦脉冲前沿根部引入缓慢上升的小信号后，采用振放双池受激布里渊散射相位共轭镜，在泵浦激光能量达到５００倍受激布里渊散射阈值时     

光学击穿对宽带受激布里渊散射及受激拉曼散射特性的影响

实验上分析了在多模激光抽运的条件下,水中宽带受激布里渊散射(WSBS)及前向受激拉曼散射(FSRS)产生的物理机制及二者之间能量变化的关系。实验结果表明,在多模激光抽运过程中,WSBS能量与FSRS能量处于不断变化的状态。聚焦长度较短或抽运光能量相对较低时,WSBS在散射过程中占据主导地位;随着聚焦长度和抽运光能量的增加以及光学击穿的产生,FSRS在散射过程中逐渐占据优势。     

受激布里渊散射相位共轭波的阈值性能

本文报道了在CCl_4液体中受激布里渊散射的阈值性能.研究了产生受激布里渊散射相位共轭波的阈值是随所用聚焦透镜的焦距,泵浦激光的脉宽和发散角等的变化而变化.实验表明,适当地增加聚焦透镜的焦距,即提高受激布里渊散射的阈值能量可以显著地消除受激布里渊散射与其它非线性效应的竞争.     

鉴别CS2介质受激喇曼散射和受激布里渊散射阈值的微小差异的实…

本文提出一个测试ＣＳ２介质受激喇曼散射和受激布里渊散射阈值的微小差异的实验方法，并成功地获得阈值稍低的受激喇曼散射，而抑制了受激布里渊散射。     

利用受激布里渊散射改善偏振抽取腔光束质量的研究

在理论上分析了受激布里渊散射相位共轭效应和阈值效应对后向受激布里渊散射光束发散角的影响。在实验上，用受激布里渊散射相位共轭镜（SBS PCM）代替普通反射镜构成Nd:YAG激光器的偏振抽取腔，补偿了激活介质和光学元件造成的波前畸变，压缩了发散角，改善了光束质量。研究了抽运能量、透镜焦距等因素对受激布里渊散射偏振抽取腔输出光光束质量的影响。     

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的理论模型和数值分析

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器在非线性频率变换、遥感探测和量子信息等领域有广泛的应用前景.综合考虑受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、自相位调制(self-phase modulation)和交叉相位调制(cross-phase modulation)等非线性效应,建立了窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的非线性动力学模型.仿真分析了放大器中脉冲激光的时频演化特性,对比研究了抽运脉冲宽度、光纤长度和信号光功率等因素对放大器性能的影响.研究发现,上述因素会影响放大器的SRS阈值、SBS阈值、输出激光线宽、激光转换效率等.例如,当脉冲宽度为800 ns时,SBS随着抽运功率的增加而发生,限制了激光功率的提升;减短抽运脉宽可以抑制SBS,但是输出激光的线宽易于展宽到数百MHz以上;增加光纤长度可以获得更低的SRS阈值和更高的转换效率,但是SBS效应和光谱展宽程度也随之增强.系统搭建中需要平衡各非线性效应,选择合适的系统参数.研究内容可以为窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的设计搭建提供参考.     

水的衰减系数及有效增益长度对受激布里渊散射输出能量的影响

本文从理论和实验上分析了水的衰减系数及有效增益长度对受激布里渊散射(SBS)输出能量的影响。实验结果表明,衰减系数越小,SBS输出能量越高。由于脉宽压缩效应,当入射光能量足够高并且有效增益长度相对较长时,SBS易获得高能量而形成极高的峰值功率。一旦这种峰值功率超过受激拉曼散射(SRS)或者二阶SBS阈值,SBS就会作为一个新的激发源去激发SRS或者二阶SBS,从而消耗掉部分SBS的能量,所以会出现后向有效增益长度越长,SBS的输出能量越低的现象。 关键词： 受激布里渊散射 衰减系数 有效增益长度 脉宽压缩     

Effect of a fluorescing impurity on the characteristics of stimulated Raman scattering from acetone

Asymmetry in the intensities between backward and forward stimulated Raman scattered radiations (BSRS and FSRS respectively) in acetone is investigated in the presence of a fluorescing impurity (rhodamine 6G). In the case of pure acetone above a threshold pump power, BSRS becomes more intense than FSRS. On the other hand intensity of BSRS decreases with concentration of the fluorophore in solution, while that of FSRS is found to increase. It is observed that absorption saturation also affects the asymmetry between FSRS and BSRS.     

KrF激光受激布里渊散射反射率稳定性的研究

实验研究发现抽运功率密度（或抽运能量）的波动引起的受激布里渊散射(SBS)反射率的不稳定程度受实验参数（抽运能量、介质气压和透镜焦距）的影响.当抽运能量、介质气压和透镜焦距这三个参数同时满足下列条件时可以获得稳定的输出：抽运能量超过5倍的SBS阈值，介质气压在16×105Pa和透镜焦距在15—50cm的范围内；同时还发现当改变实验参数时SBS反射率与稳定性的变化规律完全一致，反射率越高稳定性越好.通过理论分析得到 SBS反射率的相对稳定度实际上是受GIL因子的影响，理论计算与实验符合得很好. 关键词： KrF激光 受激布里渊散射 反射率 稳定度     

单纵模Nd∶YAG激光抽运CH_4中强后向受激拉曼散射

用单纵模Nd∶YAG二倍频激光[波长532 nm,线宽Δνp<100 MHz,脉宽(半峰全宽)6.5 ns]抽运CH4气体,观察到很强的后向一级斯托克斯(BS1)受激拉曼散射,这与前人采用脉宽30 ns的单纵模抽运激光得到的绝大部分为后向受激布里渊散射(SBS)完全不同,其原因是脉宽6.5 ns与本实验条件下CH4的受激布里渊散射声子寿命接近,受激布里渊散射处于瞬态。理论计算表明,这时的受激布里渊散射瞬态增益系数已略小于后向一级斯托克斯的增益系数,而被其竞争抑制。当脉冲重复频率为2 Hz,抽运能量为95 mJ时,在1.1 MPa CH4中,后向一级斯托克斯的量子转换效率高达73%,其时间波形出现张弛振荡,脉宽被压窄到1.2 ns,从而使后向一级斯托克斯峰值功率达到了抽运激光功率的2.7倍,而且其光束质量要大大优于抽运激光的光束质量。用编制的准二维计算机模型程序相当好地再现了实验中后向一级斯托克斯的时间波形张弛振荡。     

对受激布里渊散射激光进行组束的数值模拟及方案设计

 提出了时间上串行的多路激光脉冲通过受激布里渊散射(SBS)池进行组束的方法,并对其进行了数值模拟研究。利用6束每束能量为45J的KrF激光进行组束, 可获得能量为141.89J,脉宽为670ps的Stokes输出光。根据模拟结果设计出了时间上串行的SBS激光组束的两个方案, 对其进行了讨论。数值模拟还发现在介质的增益系数更大、声子寿命更短的情况下,输出激光脉冲的脉宽可以压缩得更窄。     

Optical limiting effect based on stimulated Brillouin scattering in CCl4

The optical limiting effect based on stimulated Brillouin scattering (SBS) in a nonlinear medium was investigated. We numerically treated the nonlinear propagation process with a theoretical model, which includes the spontaneous nature of the initiation of SBS, and obtained optical limiting effect in the process. Energy limiting, pulse reshaping and stabilization have been demonstrated on SBS mechanism with the nonlinear medium CCl_4. The input optical signals were Nd:YAG nanosecond laser pulses with width varying from 16ns to 7ns then to 2ns, the relationship between the transmitted signal and launched pump signal was shown. In the experimental regime, the most stable pulse and a superior energy stabilization of the transmitted pulse were obtained when the laser pulse-width became as short as 2ns. For the energy variation of laser pulses in a wide range of 14－88mJ, the output energy was limited in a quite narrow range 4.5－5.5mJ.     

Pump spectral linewidth influence on stimulated Brillouin scattering (SBS) and stimulated Raman scattering (SRS) and self‐termination behavior of SRS in liquids

The threshold, temporal behavior, and conversion efficiency of stimulated Brillouin scattering (SBS) and stimulated Raman scattering (SBS) in three liquids (benzene, hexane, and dimethyl sulfoxide) and two crystals (calcite and barium nitrate) have been investigated under three largely different spectral linewidth conditions. Pumped with 532‐nm and nanosecond duration laser pulses of ≤ 0.01 cm^?1 linewidth, only SBS can be generated in all tested liquids with a high nonlinear reflectivity. However when the pump spectral linewidth is ～0.07 cm^?1 or ～0.8 cm^?1, both SBS and SRS can be observed in benzene while only SRS can be generated in dimethyl sulfoxide; in all these cases SRS is the dominant contribution to the stimulated scattering but the efficiency values are drastically decreased due to the self‐termination behavior of SRS in liquids, which arises from the thermal self‐defocusing of both pump beam and SRS beam owing to Stokes‐shift related opto‐heating effect. In contrast, for SRS process in the two crystals, the thermal self‐defocusing influence is negligible benefitting from their much greater thermal conductivity, and a higher conversion efficiency of SRS generation can be retained under all three pump conditions.