水中受激拉曼散射的能量增强及受激布里渊散射的光学抑制

为提高液体介质中受激拉曼散射的输出能量,提出了通过温度调控来抑制受激布里渊散射的方法,设计了532 nm多纵模宽带脉冲激光泵浦的受激拉曼散射发生系统,测量了不同温度下水中前向受激拉曼散射及后向受激布里渊散射的输出能量,分析了水温、泵浦激光线宽及热散焦效应对受激拉曼散射输出能量影响的物理机制.实验结果表明:通过降低水温可实现对受激布里渊散射过程的有效抑制,同时减小热散焦效应带来的光束畸变,从而有效提高受激拉曼散射的输出能量.研究结果对液体介质中的受激拉曼散射多波长转换具有重要意义.     

选用混合介质优化介质和控制受激布里渊散射特性的研究

本文提出了选用混合介质优化介质和控制其SBS特性的方案.分析了全氟碳化合物系列液体介质具有良好互溶性的缘故,数值模拟了HT-230/FC-72混合介质的增益系数、声子寿命和布里渊频移随混合比的变化曲线.在Countinuum Nd:YAG种子注入激光系统中测定了HT-230/FC-72混合介质的吸收系数和光学击穿阈值随混合比的变化,并实验研究了混合介质的能量反射率和Stokes光脉冲波形随混合比的变化.通过选用混合介质不仅优化介质,而且在一定范围之内可控制其SBS特性. 关键词： 受激布里渊散射 混合介质 优化介质 控制SBS特性     

变温条件下受激布里渊散射增益系数的实验测量

从理论及实验上分析了介质温度对受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering, SBS)阈值及增益系数的影响.在理论分析的基础上, 提出了一种通过测量SBS阈值来决定介质SBS增益系数的新方法. 实验及测量结果表明, SBS增益系数会随着介质温度的增加而呈现指数上升的趋势. 关键词： 受激布里渊散射 阈值 增益系数     

宽带KrF激光抽运的受激布里渊散射反射率研究

实验上研究了宽带KrF激光抽运的受激布里渊散射(SBS)随抽运功率密度、介质气压和透镜焦距这三个实验参数的变化规律.在较低的抽运功率密度情况下，SBS反射率随抽运功率密度呈非线性增长；当抽运功率密度提高到一定程度，SBS反射率接近饱和；当功率密度继续增大，SBS 反射率随之下降.介质气压提高能够促进SBS的转换.透镜焦距长度的变化使SBS饱和反射率存在一峰值.理论上建立了宽带多模SBS模型，数值模拟结果与实验结果符合得很好，解释了宽带SBS反射率对实验参数的变化规律. 关键词： 宽带 KrF激光 受激布里渊散射(SBS) 反射率     

混合介质的SBS参数随混合比变化的研究

从混合介质的折射率、黏度、密度和声速等物理量随混合比的变化关系入手,推导出了混合介质的布里渊线宽、声子寿命和增益系数等受激布里渊散射(SBS)参数随混合比的变化关系.数值模拟了HT-70/FC-72混合介质的布里渊线宽、声子寿命和增益系数随FC-72体积分数的变化关系,并测定了该混合介质的吸收系数和光学击穿阈值随FC-72体积分数的变化关系.结果表明,HT-70/FC-72混合介质的SBS参数随FC-72体积分数单调变化,不出现极值现象.混合介质的选用不仅增加了SBS介质的种类,而且能够满足SBS系统对不 关键词： 受激布里渊散射 混合介质 SBS参数     

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.     

熔融石英玻璃受激布里渊散射效应实验研究

以自行研制的大能量单纵单横电光调Q激光系统作为抽运源，在小尺寸(2 cm×2 cm×4 cm)的熔融石英玻璃样品中实现了强烈发展的受激布里渊散射(SBS)过程，在工作介质无损伤的情况下，相位共轭波能量高达110 mJ，反射率约为60％.还研究了SBS能量反射率与入射角之间的关系，证实了此前提出的“自供种子光(self-Stokes-seeding)”效应的存在.提出了双棒串接的构型，得到了更为高效的SBS过程. 关键词： 受激布里渊散射 熔融石英玻璃 激光损伤 反射率     

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     

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     

光学击穿对受激布里渊散射特性的影响

把雪崩电离模型引入受激布里渊散射模型中，数值模拟了无光学击穿和有光学击穿时受激布里渊散射能量反射率随输入光功率密度的变化规律.实验上选取净化和未净化的CCl₄作为散射介质，在Nd:YAG调Q激光系统中进行了验证，理论与实验符合得很好.结果表明：当无光学击穿时，随着输入光功率密度的增大，能量反射率先是非线性增大，然后缓慢增大趋于饱和；而当有光学击穿时，随着输入光功率密度的增大，能量反射率先是非线性增大，达到最高值之后开始下降，最终趋于零.无光学击穿时的能量反射率及其稳定度明显高于有光学击穿时的情况. 关键词： 受激布里渊散射 光学击穿 雪崩电离     

全氟碳化合物新介质SBS相位共轭镜和光限幅器选取原则的研究

介绍了低吸收高负载特性的全氟碳化合物SBS新介质,研究了SBS相位共轭镜和SBS光限幅器对新介质的选取原则,并在Nd: YAG调Q激光器中进行了实验验证.结果表明,SBS相位共轭镜需要平均分子量小,运动黏度小,增益系数大的介质;而SBS光限幅器需要平均分子量大,运动黏度大,增益系数小的介质.新介质的发现增加了SBS介质的种类,而介质的选取原则对新介质的选用打下了良好的基础. 关键词： SBS新介质 选取原则 平均分子量 运动黏度     

Effect of water temperature on pulse duration and energy of stimulated Brillouin scattering

The water temperature has a strong effect on the kinematic viscosity, which is inversely proportional to the phonon lifetime and the gain coefficient. The higher the temperature is, the smaller the kinematic viscosity is, and the larger the phonon lifetime is. At a low pump power and a short focal length, we can derive a single-peak stimulated Brillouin scattering (SBS) pulse. The duration of this single-peak SBS pulse depends mainly on the phonon lifetime of water. With the increase of the water temperature, the duration of such a single-peak SBS pulse will become longer, and the SBS energy will become higher for the gain coefficient, which is related to the phonon lifetime. Therefore, varying the medium temperature can lead to the changes of SBS pulse duration and SBS energy.     

A new method for measuring the threshold of stimulated Brillouin scattering

A new method for measuring the threshold of stimulated Brillouin scattering (SBS) based on the generation location of a Stokes beam is proposed for the first time to our knowledge. The length of the medium cell is selected to be longer than the free gain length of pump pulses in the Brillouin medium. The reflected light from a certain mirror in front of the medium cell is chosen as the reference beam, and the SBS threshold is measured by the "jump" of the delay between the Stokes beam and the reference beam. An 8-ns Q-switched single-longitudinal-mode pulse is used as the pump and the typical SBS medium FC-72 is selected as the nonlinear medium in our experiment. The SBS threshold intensity is measured to be 173-178 mW/cm 2 , which is consistent with existing results measured with the transmitted energy limiting method.     

利用不同介质进行布里渊放大的研究

研究了受激布里渊散射振_放双池系统中振荡池和放大池选用不同种类介质的情况.理论分析 结果表明，当两种介质的布里渊频移接近，布里渊线宽有交叉时，系统仍具有放大作用.采 用CCl4作为放大池介质，CCl4/CS2的混合介质作为振荡池介质，利用Nd:YAG调Q 激光研究了布里渊频移的偏离对布里渊放大的影响，结果表明，当布里渊频移的偏离较小时 ，其种子光放大率和种子光脉宽压缩率仍然很大.采用CS2作为放大池介质，苯作为振荡池 介质，对振 放双池系统进行了实验研究，其种子光放大率达到44，种子光脉宽压缩率为 72，相位共轭保真度为98%，种子光放大率的稳定度小于3%. 关键词： 受激布里渊散射 布里渊放大 布里渊频移 布里渊线宽     

Investigation on pulse compression based on stimulated Brillouin scattering and optical breakdown

Pulse compression based on the combination of stimulated Brillouin scattering (SBS) and optical breakdown is investigated in this paper. The first pulse compression based on SBS features a sharp rising edge while the second based on optical breakdown is characterized by a sharp falling edge, therefore a symmetrical narrow pulse can be produced with this approach. In the experiment, FC-72 is used as the Brillouin medium in the first pulse compression, while HT-270 is chosen as the solvent for optical breakdown in the second pulse compression. A 12-ns pump pulse is first compressed to 6 ns by SBS and then further to about 2 ns with comparatively symmetrical edges after optical breakdown.     

液体相位共轭技术在高重复频率双程放大器中的应用

 采用丙酮液体作为相位共轭镜改善光束质量,实验研究了高重复频率二极管泵浦Nd:YAG双程放大器中液体SBS相位共轭技术的应用。结果表明：采用光束扫描方式,较明显地减小了液体介质热效应。激光器在重复频率400 Hz、注入能量40 mJ时,反射率达到65%。激光器使用SBS相位共轭镜后光束质量由2.3倍衍射极限提高到1.3倍衍射极限,激光脉宽由23 ns压缩到5 ns。     

液体相位共轭技术在高重复频率双程放大器中的应用

采用丙酮液体作为相位共轭镜改善光束质量,实验研究了高重复频率二极管泵浦Nd:YAG双程放大器中液体SBS相位共轭技术的应用。结果表明：采用光束扫描方式,较明显地减小了液体介质热效应。激光器在重复频率400 Hz、注入能量40 mJ时,反射率达到65%。激光器使用SBS相位共轭镜后光束质量由2.3倍衍射极限提高到1.3倍衍射极限,激光脉宽由23 ns压缩到5 ns。