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     

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     

利用受激布里渊散射能量反射率测量液体介质运动黏度方法的研究

本文提出了一种利用受激布里渊散射(SBS)能量反射率的变化测定不同温度时的液体介质运动黏度的方法.液体介质的运动黏度随温度而变化,这导致了介质增益系数和SBS能量反射率的变化,因此通过SBS能量反射率的变化可测定不同温度时的液体介质的运动黏度.在Countinuum Nd: YAG种子注入激光系统中测定了不同温度时的水的运动黏度并与运动黏度计测定的结果进行了比较.用本方法获得的不同温度时的水的运动黏度测量值与运动黏度计测量值很接近,相对误差小于5%. 关键词： 受激布里渊散射 SBS能量反射率 温度 运动黏度     

一种大能量受激布里渊散射相位共轭镜的研究

提出了一种可以满足大能量高峰值功率受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜要求的独立双池结构，这种结构用在双程激光放大光路中可以补偿单程放大光路产生的动态和静态相位畸变.在7.1 J的入射能量下，最终得到了大于13 J的能量输出.相位共轭镜的能量反射率大于65%，相位共轭保真度达到90%，并且比较了以0°平面反射镜和以SBS相位共轭镜为腔镜的双程激光放大的输出结果，结果表明使用了SBS相位共轭镜之后，即使在大能量抽运的条件下也能得到很好的近场和远场保真度. 关键词： 受激布里渊散射 相位共轭镜 双程放大激光器 保真度     

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     

反射光中Stokes成分对受激布里渊散射过程的影响

区别于传统的受激布里渊散射(SBS)发生器和放大器，提出了一种新型的SBS模型：自供种子光模型(self stokes seeding,SSS). 通过对抽运光波形函数的傅里叶变换得到了Stokes成分在抽运光中所占的比例，即Stokes能量比. 考虑SSS效应，数值求解了SSS耦合波方程组，得到了SBS反射率的时间演变形式，理论研究发现，当抽运光正入射到平板样品上时，反射光中的Stokes成分极大地促进了SBS起振过程，其结果相当于反向注入一定强度的种子光，而Stokes能量比的大小决定了SBS过程起振 关键词： 光学材料 受激布里渊散射 傅里叶分析 斯托克斯种子光     

掺杂材料对激光等离子体受激布里渊散射的影响

研究了激光等离子体背向受激布里渊散射光谱及反射率。当小能量短脉冲激光入射平面靶时，激光等离子体发展不充分，受激布里渊散射光谱结构相似，受激布里渊散射的增长主要受等离于体尺度的影响，随靶材料的有效原子序数的增加，等离子体尺度变小，受激布里渊散射反射率减少。     

石英玻璃介质相位共轭实验

采用融石英棒作为受激布里渊散射（SBS）池进行了光学相位共轭高平均功率激光双通放大实验。在重复频率分别为40，100，200，400Hz，注入脉冲宽度为15rls的条件下形成了稳定的光学相位共轭。改变SBS池的江入能量，发现只有当注入能量约48mJ较小范围内,才形成较稳定的SBS相位共轭反射，若增大注入能量，则石英玻璃内极易被击穿而损坏，减小注入能量．则不能形成较稳定的SBS相位共轭反射，或反射能量变得很弱。不同重复频率下融石英玻璃SBS反射率变化曲线如图l所示。在注入能量几乎不变的情况下，随着重复频率的升高，SBS反射率急剧下降，石英玻璃内部也更容易被打坏，同时，输出能量的起伏也增大。     

宽带KrF激光泵浦SBS的研究

 理论和实验研究了宽带（15GHz）KrF激光泵浦的受激布里渊散射（SBS）在SF₆介质中的转换效率和脉宽压缩比的规律。介质在1.6MPa、透镜焦距为15cm和30cm时，测得SBS最大反射率分别为40%和45%，当泵浦能量大于60mJ时SBS反射率开始趋于平坦；介质在0.85MPa、透镜焦距在30cm时，SBS脉宽压缩比随泵浦能量的上升而下降，最大压缩比为5。建立了宽带多模KrF激光泵浦的SBS理论模型，假设宽带KrF激光光谱谱线由若干窄带谱线组成，这些窄带谱线之间在产生SBS过程中有一定程度的耦合。给出了理论模型结果，并与实验结果进行了比较。     

Novel Design of Laser with SBS Phase Conjugation Mirror

The beam quality of a single-rod Nd: YAG laser with wavelength of 1.06 m was improved almost up to the diffraction limit by using a phase-conjugating mirror (PCM) based on stimulated Brillouin scattering (SBS) with acetone as the SBS medium. The new start cavity, which is the concave-convex cavity operating near the limit of stability in the g diagram, and the phase conjugation cavity of the SBS oscillator were designed. The thermal lens of the material with focal lengths of less than 140 m at pump powers of 60 J was compensated by the PCM. The laser is Q-switched by the nonlinear reflectivity of the PCM and the system works with an average repetition rate of about 5 kHz and single Q-switch pulse showed a width of 10 ns. It is demonstrated that if the start cavity is fit for SBS and the SBS phase conjugation mirror can be optimized, the beam quality of solid laser can be surely enhanced because of this technology of nonlinear optics.     

聚焦泵浦条件下固体介质中受激布里渊散射过程的数值研究

 在非线性光学耦合波方程组中加入聚焦项，使之能够描述聚焦泵浦条件下的受激布里渊散射过程（SBS）。利用改进的SBS方程组，模拟了聚焦泵浦条件下熔石英玻璃棒中的SBS过程，给出了SBS反射率与泵浦激光能量的依赖关系，发现散射光脉冲中存在“聚焦刺”，并通过分析SBS诱导产生的应力场的特征对布里渊介质的安全性进行了评估，理论分析的结果与Yoshida等人的实验结果一致。     

泵浦光强起伏对SBS反射率的影响

 在忽略介质吸收和其它非线性效应的假设条件下，从理论上分析了泵浦光强起伏对受激布里渊散射反射率的影响。当泵浦光强为阈值光强的1.9倍时，反射率的稳定性接近泵浦光的稳定性，当泵浦光强大于阈值光强1.9倍时，反射率的稳定性优于泵浦光的稳定性。当泵浦光强大于阈值光强5倍时，反射率的统计起伏小于泵浦光强起伏的2.4%。     

Large aperture tapered fiber phase conjugate mirror in MOPA laser systems with high repetition rate and high pulse energy

A large aperture tapered fused silica fiber phase conjugate mirror with a maximum 50.7% stimulated Brillouin scattering (SBS) reflectivity is presented, which is operated with 400 Hz pulse repetition rate and 36.5 mJ input pulse energy. To the best of our knowledge, it is the first time that over 50% SBS reflectivity is achieved by using solid-state phase conjugate mirror under such high pulse repetition rate and high pulse energy. With much higher pulse repetition rate of 500 and 1000 Hz, the maximum SBS reflectivity is 41.2% and 33.3%, respectively. A single-longitudinal-mode Nd:YAG laser is experimentally studied with master oscillator power amplifier (MOPA) scheme using such a tapered fiber as a phase conjugate mirror. A 101 mJ pulse energy is achieved at 400 Hz repetition rate, with a pulse width of 6 ns and a M² factor of less than 2. The corresponding peak power reaches 16.8 MW.     

不同材料的受激布里渊散射特性

 采用波长为1.064, 0.532 μm的聚焦高斯光束作为泵浦光,数值求解受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）放大器型耦合波方程组,比较K9玻璃、熔石英、BK7玻璃、CaF₂的SBS特征参数。研究发现：对于相同的激光参数,不同的介质具有不同的SBS特征,声子寿命长则破坏阈值低,破坏效果明显。SBS过程对CaF₂的破坏效果较明显,导致了介质前表面的破坏,在一定的激光参数和聚焦参数下,焦点附近优先于前表面破坏。SBS过程可以得到脉宽压缩比大于10、强度比泵浦光峰值高5倍以上的Stokes散射光脉冲。相同激光参数下,不同材料压缩效果及散射光相位共轭保真度不同,CaF₂在低泵浦能量时脉宽压缩特性较好;高泵浦能量时,相位共轭保真度较好。固体透明光学材料中可获得大于95%的能量提取效率。     

介质参数对受激布里渊散射特性的影响

 采用一维瞬态模型对受激布里渊散射（SBS）过程进行了数值模拟，研究了介质参数对SBS特性的影响规律；选取FC-72、FC-75、CCl₄、CS₂、丙酮、苯以及CCl₂/乙醇的混合溶液等作为散射介质，在Nd∶YAG调Q激光系统下进行了实验研究，比较了各种介质所产生的SBS脉宽、能量反射率和波形之间的差异，由此讨论了介质参数对SBS特性的影响。结果表明，介质增益系数越大，吸收系数越小，SBS能量反射率就越大；吸收系数越大，产生的SBS脉宽就越窄；声子寿命越短，SBS波形前沿就越陡，并且越容易出现调制现象。     

Compression characteristics of two new SBS mediums to generate 100-ps pulse for shock ignition

Stimulated Brillouin scattering (SBS) provides a simple and effective method to compress pulses to 100 ps for shock ignition. This paper gives out two kinds of novel SBS mediums with excellent quality and superior performance, FC-43 and FC-70. The SBS parameters of FC-43 and FC-70 are calculated and measured. Both of these two mediums have the properties of lower absorption, higher optical loads and short phonon lifetime. The shortest pulse width achieved by SBS compressor was 235 ps for FC-43 and 175 ps for FC-70, and the highest energy reflectivity was more than 80 % for both of them. The compression efficiency and stability of FC-70 is better than FC-43, indicating FC-70 is more suitable to be used as the SBS medium to generate 100-ps pulses.