抽运能量对受激布里渊散射光限幅特性的影响

采用布里渊噪声起源模型,数值模拟了受激布里渊散射介质CCl4对波长1064nm的Nd：YAG纳秒激光脉冲的传输特性及光限幅特性。入射抽运脉冲能量较低时,非线性介质对纳秒激光脉冲呈光学透明。入射抽运脉冲能量高于受激布里渊散射产生阈值后,透射脉冲峰值受限,脉宽压缩,能量趋于饱和,说明该光学系统同时具有光功率限幅和能量限幅的光限幅特性。利用理论模型模拟了如下光限幅参量：透射脉冲峰值功率、透射能量、能量透射率、脉宽压缩率依赖抽运光能量的变化关系。相应的理论模拟计算结果由实验进行验证,实验结果与理论模拟相符合。     

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     

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。     

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     

种子光与抽运光能量比对布里渊放大的影响

利用瞬态包含抽运抽空的受激布里渊散射理论模型对布里渊放大器进行了数值模拟,给出了布里渊放大器中能量提取效率、种子光放大率、种子光脉宽压缩率和抽运光脉宽压缩率随Stokes种子光与抽运光能量比的变化规律,并用实验进行了验证,理论与实验符合得较好 关键词： 布里渊放大器 提取效率 种子光与抽运光能量比     

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。     

单纵模Nd:YAG激光抽运CH4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△vp＜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.     

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     

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     

双级受激布里渊散射压缩获得高质量窄脉冲波形

针对受激布里渊散射(SBS)脉冲压缩系统中经常出现的波形调制现象,提出一种抑制调制、改善窄脉冲波形质量的新方法——双级SBS脉冲压缩结构。此方法以"两次压缩,子峰能量主峰提取"为控制手段,能够解决输出脉冲的多峰调制问题,有望成为获得高压缩比、高质量窄脉冲的一种新途径。提出并建立双级SBS脉冲压缩系统物理模型和数值计算模型,并利用典型SBS介质CCl4和FC-72开展了实验研究,获得无调制单峰结构的压缩脉冲,并与理论模拟结果符合较好。     

Characteristics of perfluorinated amine media for stimulated Brillouin scattering in hundreds of picoseconds pulse compression at 532 nm

The characteristics of stimulated Brillouin scattering(SBS) in perfluorinated amine media and the experimental structure used in hundreds of picoseconds pulse compression at 532 nm are demonstrated. A two-stage SBS pulse compression structure is adopted for this work. The compact double-cell SBS compression structure and the scattering media FC-70 are chosen to compress the incident light from 9.5 to about 1 ns in the first stage. Then,the light is used as the pumping source for the second pulse compression. In the second stage, using a single-cell SBS structure in a pulse compression system, perfluorinated amine media with different phonon lifetimes, such as FC-3283, FC-40, FC-43, and FC-70, are chosen to run the comparative experimental study. The narrowest compressed pulse times obtained are 294, 274, 277, and 194 ps; they respectively correspond to the above listed media. The average width of the compressed pulse width is 320 ps for FC-3283, with a fluctuation range of87 ps. For FC-40, the average pulse width is 320 ps, with a fluctuation range of 72 ps. And for FC-43, the average pulse width is 335 ps, with a fluctuation range of 88 ps. However, the average pulse width is only 280 ps for FC-70, with a fluctuation range of 57 ps. The highest energy reflectivity is more than 80% for all of the media. The experimental results show that a two-stage SBS pulse compression system has lower pump energy requirements, thus making it easier to achieve a compressed pulse waveform. The results also show that the shorter the phonon lifetime of the medium, the narrower the obtained compressed pulse width.     

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。     

利用染料片吸收控制受激布里渊散射功率限幅波形

理论研究了受激布里渊散射过程中功率限幅响应特性.采用高斯型入射脉冲，数值模拟了抽运参数(抽运峰值功率密度、抽运脉冲宽度)，介质参数(增益系数、声子寿命)和结构参数(聚焦透镜焦距、介质池长)等物理参数影响限幅输出波形中剩余峰的特性规律.对如何控制剩余峰进行了理论分析.研究表明，声子寿命较小、增益系数大的布里渊介质光限幅响应较好，声子寿命较大、增益系数小的布里渊介质光限幅响应较差；无法单纯通过控制布里渊介质参数来完全消除剩余峰.实验上采用染料片吸收剩余峰，获得接近平顶的限幅输出波形.     

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。     

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.     

Rapid ultrafine-tunable optical delay line at the 1.55-mum wavelength

A fast, ultrafine-tunable delay line at 1550 nm is demonstrated by use of acousto-optic pulse shaping. Delays of up to 30 ps can be achieved without any optical readjustment. The delay is linear to the rf center frequency applied to the acousto-optic modulator and is fully electronic. It takes only 3micros to switch between different time slots, irrespective of the time separation in the tuning range of 30 ps; for a smaller tuning range the tuning speed can be faster. The tuning resolution and range depend on the choice of system parameters. The pulse energy can be regulated by rf power.