受激布里渊散射光脉冲波形的研究

从实验和理论上研究了受激布里渊散射(SBS)光脉冲波形.在Nd∶YAG调Q激光器中实验研究了SBS光脉冲波形随抽运光参数、结构参数和介质参数的变化规律，并利用SBS理论模型进行了数值模拟，实验与数值模拟结果的变化趋势基本一致.结果表明，抽运光能量越小，透镜焦距越短，镜-池间距越长，介质声子寿命越长，SBS光脉冲波形就越不容易出现调制现象.分析和讨论了抽运光参数、结构参数和介质参数对SBS光脉冲波形的影响机理. 关键词： 受激布里渊散射 脉冲波形 抽运光参数 结构参数     

受激布里渊散射光限幅输出波形控制研究

数值模拟了种子场诱导受激布里渊散射光限幅过程的限幅输出波形特性.得到利用种子场控制限幅脉冲波形的规律：选取种子场脉冲宽度为抽运脉冲宽度的五倍，抽运脉冲相对于种子脉冲的延迟时间控制在与抽运脉冲宽度相当时，限幅输出波形最佳.限幅输出波形同时受抽运光功率影响，随抽运能量的增加，限幅脉冲功率不断下降，直至趋于0. 关键词： 受激布里渊散射 限幅输出波形 注入种子     

水中受激布里渊散射脉冲的反常压缩

受激布里渊散射(SBS)具有脉冲压缩的特性,受激布里渊散射的脉冲宽度随着抽运能量的增大而变小,在水中可以达到几百皮秒的量级.本文在实验上观察到一种受激布里渊散射的脉冲宽度随抽运能量增大而变大的现象,这里称之为反常压缩.SBS的脉冲反常压缩和脉冲压缩与抽运光的强弱会聚情况有关.利用数值模拟,模拟了强弱会聚情况下抽运光在水中的传输规律,强弱会聚情况的抽运光对受激布里渊散射形成的有效增益长度不同:抽运光强会聚时有效增益长度短,形成SBS脉冲宽度的反常压缩;弱会聚时有效增益长度长,也就是正常的SBS脉冲压缩.     

抽运光对双布里渊放大池放大控制脉冲波形的影响

在传统的独立双池结构的受激布里渊相位共轭镜中，引入修整放大池，采用主放大池与修整放大池相结合的双布里渊放大池结构控制脉冲波形，主放大池控制脉冲的整体波形，而修整放大池对脉冲波形进行微调. 研究了抽运光功率密度对双布里渊放大池放大控制脉冲波形的影响，得到了不同抽运光功率密度下，脉冲波形随双池间距的变化规律. 研究表明，抽运光功率密度决定了种子光的放大效率，是控制脉冲波形的重要参数. 关键词： 受激布里渊散射 布里渊放大 脉冲波形控制     

振放双池受激布里渊散射相位共轭镜的脉冲波形研究

受激布里渊散射应用到激光驱动器中，就要考虑脉冲的变形。针对上升前沿２ｎｓ的毫 秒泵浦脉冲，在其脉冲前沿根部引入缓慢上升的的预脉冲后，研究振放双池受激布里渊散射相位共轭镜所产生的受激布里渊散射脉冲波形。     

抽运光参数对受激布里渊散射的影响

受激布里渊散射（SBS）系统中,具有一定带宽的抽运激光中会含有一定比例的Stokes散射光成分，此Stokes散射光成分经SBS介质后表面反射后，将形成种子光与抽运光联合入射，构成自种子光式SBS放大器.通过数值求解此SBS放大器型耦合波方程组，探讨了抽运光脉冲中所含Stokes散射光成分的比例、抽运激光波长、抽运光能量大小、入射的聚焦高斯光脉冲脉宽、相互作用时间等激光参数对SBS特征参数（Stokes散射光脉冲波形、材料内部最大应力的时间演化及空间分布、脉宽压缩效果、能量提取效率及Stokes散射光的共轭保真度）的影响.同时发现，SBS过程中产生的超声应力不仅会对SBS介质前表面造成破坏，还可能对焦点附近造成破坏；调整各激光参数还会使焦点附近优于前表面先破坏.数值模拟中采用的抽运光是聚焦高斯光束. 关键词： 受激布里渊散射 斯托克斯散射光 冲击应力 能量反射率     

光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究

建立了描述噪声起振和Stokes种子光辅助起振的SBS（受激布里渊散射）理论模型，利用变步长有限差分方法数值求解了一维瞬态后向SBS耦合波方程组，得到了抽运光和散射光光强以及介质密度变化量的时空分布；研究了Stokes激光场对SBS反射率以及发生阈值的影响，发现Stokes种子光的存在大大减短了SBS过程的起振时间，并且在抽运光脉冲宽度固定的情况下使SBS的发生阈值大幅度降低；最后，探讨了瞬态受激布里渊过程对光学材料破坏的可能性并对今后的工作进行了展望. 关键词： 光学透明材料 受激布里渊散射 斯托克斯种子光 反射率     

透镜焦距对受激布里渊散射光限幅特性的影响

采用受激布里渊散射(SBS)噪声起源理论模型，数值模拟了透镜焦距对SBS光限幅功率特性和能量特性的影响.结果表明，改变透镜焦距就可以方便的控制SBS光限幅的功率波形和输出能量.当采用焦距适中的透镜(f=15cm)时，可以得到较低的限幅输出能量；当采用短焦距的透镜(f=5cm)时，可以得到较理想的限幅功率波形.在实验上将波长1064nm、脉宽8ns、能量16mJ的Nd:YAG激光脉冲聚焦到CCl₄介质中，研究了限幅功率波形和限幅输出能量随透镜焦距的变化规律，实验结果与理论模拟相符合. 关键词： 受激布里渊散射 光限幅 数值模拟     

光纤放大器中的受激布里渊散射阈值

 从受激布里渊散射(SBS)耦合波理论出发,根据双包层光纤放大器中的受激布里渊散射阈值模型,理论仿真了信号带宽、纤芯直径、放大器增益对SBS阈值的影响,并从实验上研究了单频百纳秒脉冲信号在掺镱双包层光纤放大器中的受激布里渊散射现象。实验中输入脉冲信号重复频率1 Hz,脉宽200 ns,对不同的输入脉冲信号放大,前向放大脉冲在脉冲能量660 nJ、峰值功率3.3 W时出现畸变,产生后向SBS窄脉冲,达到了SBS阈值,实验计算的SBS阈值与理论分析结果基本一致。     

双布里渊放大池放大控制脉冲波形的研究

提出一种主放大池与修整放大池相结合的双布里渊放大池放大控制脉冲波形的新方法.在主放大池中，通过调节抽运光与种子光的延迟时间，完成对脉冲波形的整体控制；而在修整放大池中，通过调节双池间距，完成对脉冲波形、尤其是对脉冲前沿的微调.实验研究了双池间距对脉冲波形的影响，得到脉冲波形随双池间距的变化规律.结果表明：相遇时间及双池间距是控制脉冲波形最重要的参数.此双布里渊放大池系统可以方便地控制脉冲波形，尤其可以微调脉冲前沿. 关键词： 受激布里渊散射 布里渊放大 脉冲波形控制     

受激布里渊散射相位共轭激光组束规律的研究

 提出了一种新的SBS激光组束的方法。此方法中，一束按时间分布的激光脉冲序列作为泵浦光从SBS放大池的一端入射，另一束Stokes频移种子光从SBS池的另一端入射，Stokes种子光在SBS池的相互作用区提取泵浦光能量。研究了组束效率和输出脉宽随脉冲串个数、间隔和泵浦功率密度等的变化规律。研究结果表明种子注入型泵浦脉冲串的受激布里渊散射相位共轭组束是一种高效的组束方法。     

种子场诱导的受激布里渊散射获得高脉冲波形保真度

为了获得高SBS脉冲波形保真度, 提出一种注入斯托克斯种子光的SBS产生池.理论和实验研究均表明:SBS脉宽随着种子光光强的增强而增宽.实验获得约90%的最高的脉冲波形保真度     

Temporal characteristics of phase conjugation fidelity in stimulated Brillouin scattering

The pulse compression and phase conjugation characteristics of stimulated Brillouin scattering (SBS) in CS₂ were investigated in a focusing geometry using an iodine laser as pumping source. The highly compressed front part of the Stokes pulse was found to have better phase conjugation fidelity than the uncompressed tail part. This result is explained by considering the difference in the interaction length and spatial structure of the front and tail parts of the Stokes pulse.     

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。     

横向受激布里渊散射的抑制

 从非线性光学的耦合波理论出发，结合流体力学的连续性方程，建立了光学元件中窄带泵浦的横向受激布里渊散射的二维理论模型，并在此基础上，利用数值模拟考察泵浦光带宽增加对受激散射过程的影响。研究表明:在一定的条件下，当泵浦光带宽略大于布里渊线宽时，受激散射过程的Stokes增益将显著降低；带宽越大，Stokes增益降低得越多；当带宽大于20GHz时，可以抑制横向受激布里渊散射带来的不良影响。另外，当带宽一定时，调制频率的改变也会影响受激散射过程，可以通过数值模拟确定最佳的调制频率。     

Stimulated Brillouin scattering generation in ns pulsed double-cladding fiber amplifier

This paper proposes a study both in theory and experiment on the phenomenon of stimulated Brillouin scattering (SBS) in a double-cladding fiber amplifier. The distortion characteristic of the 200-ns is observed through a stationary coupled-wave SBS model including the second-order Stokes wave for double-cladding fiber amplifier. The first-order Stokes wave is amplified during backward propagation to such an intense peak power that it can generate second-order Stokes wave. The stochastic aspect of pulse distortion induced by SBS is also experimentally demonstrated in the single frequency 200 ns pulse amplifier with 12-m Yb³⁺ doped double-cladding fiber. The backward SBS pulse is observed when the pulse peak power is up to 3.3 W, and the pulse width of SBS is narrower than that of the input signal. In the meantime, to overcome the difficulty of the pulse spectrum measurement, a novel method is put forward to measure the SBS frequency shift using the F–P interferometer with free spectral rang of 30 G, showing a good agreement with the theoretical estimation. SBS is the main factor that limits the output pulse peak power in the amplification of the single-frequency pulse.     

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     

水中受激布里渊散射微弱Stokes信号光的高增益放大

采用脉冲宽度为7.2 ns的种子光注入式倍频Nd:YAG脉冲激光器，以CS₂为放大介质，实验并理论研究了水中受激布里渊散射微弱Stokes光的信号增益随延迟时间、放大器池长、抽运光能量的变化规律. 结果表明，当抽运光脉冲相对信号光脉冲延迟进入放大器，且延迟时间为脉冲宽度的一半，抽运光能量略低于介质受激布里渊散射阈值，选择合适的放大器池长可获得最佳的信号增益. 适当选择抽运光能量，亦可实现微弱信号光的线性放大. 实验中采用独立双池放大系统，当水中Stokes信号光的能量为1 pJ时，信 关键词： 布里渊放大器 信号增益 延迟时间 抽运光能量