真空度对强紫外激光在空气中长程传输的影响

 采用瞬态受激旋转拉曼散射(SRRS)模型,并充分考虑非线性介质分子密度、增益系数、泵浦光的衰减、斯托克斯光的非线性放大以及初始的随机斯托克斯散射场等因素,研究了空气真空度对强紫外激光在空气长程传输过程中产生的SRRS效应的影响。结果表明,真空度对SRRS效应的阈值传输距离和Stokes光的转换效率的影响较大,随着真空度的提高,Stokes光的转换效率将降低,产生SRRS效应的阈值传输距离将增大。因此,在实际工作中,可以采用真空度较高的激光传输环境来抑制SRRS效应的产生,以减小入射泵浦光能量的衰减并提高光束质量。     

发散光长程空气传输受激转动拉曼散射效应

研究强激光长程空气传输受激转动拉曼散射(SRRS)效应,寻求抑制措施是高功率固体激光驱动器建造中需要解决的关键问题之一。采用数值模拟的方法研究了发散光长程空气传输SRRS效应的演化规律,通过几何近似理论推导了该效应有效建立时的强度距离乘积阈值和抑制判据。结果表明:发散光长程空气传输SRRS效应的建立速度小于平行光,二者阈值有理论关系;能够有效抑制SRRS效应的发散角设计判据由光束口径、激光强度及安全传输距离决定。     

位相畸变对强紫外激光在空气中长程传输的影响

 采用瞬态受激旋转拉曼散射（SRRS）模型,详细考虑了激光脉冲的位相变化、时间波形、泵浦光的衰减、斯托克斯光的非线性放大以及初始的随机斯托克斯散射场等诸多因素,研究了空间位相畸变对空气中长程传输过程中产生的SRRS效应的影响。研究结果表明：位相畸变对阈值条件和时间特性影响较小,而对光束质量影响较为明显;随着位相畸变的增大,光束的能量分布变得极不均匀,光束的光强对比度也明显变大,从而使激光光束质量变差,而且当传输距离达到阈值条件后,随着传输距离的增加,光束质量将进一步变差。     

受激旋转拉曼散射效应对基频光光束质量的影响

 采用瞬态受激旋转拉曼散射(SRRS)和空间相位扰动模型,定量分析了泵浦光强度和脉冲宽度对基频光在空气长程传输过程中产生的SRRS效应的阈值距离和转换效率的影响,讨论了泵浦光空间相位畸变对长程传输后的基频光光束质量的影响。研究结果表明：SRRS效应的阈值距离随着泵浦光强度和脉宽的增大而变短;空间相位畸变对斯托克斯光和泵浦光的光强分布存在一定影响,对斯托克斯光相位分布的影响比对泵浦光相位的影响大;SRRS效应的存在将导致基频光光束质量明显变差,对谐波转换效率产生明显影响。     

受激旋转拉曼散射对强紫外激光相位的影响

 利用瞬态受激旋转拉曼散射（SRRS）模型及相位畸变模型，对具有空间相位畸变的强紫外激光束在空气中长程传输的SRRS效应进行了研究。详细讨论了低频和中高频空间相位畸变对SRRS阈值条件、斯托克斯光转换效率、剩余泵浦光和斯托克斯光相位的影响。研究结果表明，泵浦光的初始相位畸变对斯托克斯光相位畸变的影响较剩余泵浦光的更为明显；高频相位畸变对转换效率影响较低频相位畸变更大； SRRS效应阈值随低频相位畸变的增大而减小，随高频相位畸变的增大而增大。     

保偏光纤中在不同频率区域拉曼效应和参量放大增益谱

根据考虑拉曼效应后的双折射光纤所满足的非线性相干耦合薛定谔方程, 推导出了当沿两个偏振轴入射两束不同波长的激光脉冲时所产生的增益表达式. 通过与入射相同频率的光脉冲所产生增益的对比, 在考虑拉曼效应的情况下, 讨论了入射不同频率光脉冲对增益谱的影响. 结果表明, 在正常色散区和反常色散区, 当输入两束激光脉冲频率不同时, 增益谱较输入相同频率激光脉冲时产生了明显的变化, 其外侧的斯托克斯部分和反斯托克斯部分增益峰, 随着群速度失配的增加强度明显加强、偏离中心频率, 可以用于提取太赫兹脉冲.当两偏振模处于不同色散区时, 增益谱与不考虑拉曼效应时也存在明显的不同, 增益谱的对称性遭到破坏, 斯托克斯部分的增益峰强度要明显高于反斯托克斯部分. 关键词： 不同频率区域 保偏光纤 拉曼效应 参量放大     

中红外可调谐大能量飞秒脉冲激光产生

可调谐中红外飞秒光纤激光器具有非常普遍的应用,从而引起了人们的广泛关注。目前,非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应是实现大范围可调谐飞秒脉冲激光的理想方法之一。然而,非线性光纤中其他高阶非线性效应的产生通常会限制拉曼孤子脉冲的能量提升。本文提出了利用有源掺杂光纤作为非线性介质和增益介质实现可调谐大能量中红外飞秒激光脉冲的方法。在理论上研究了有源掺杂非线性光纤中高阶孤子劈裂和孤子自频移效应的产生,以及线性增益对波长移动拉曼孤子能量、脉宽、光谱的影响。结果表明,通过为波长红移的低能量拉曼孤子提供线性增益,孤子脉冲的能量得到了显著提升且保持了其单脉冲特性,脉冲宽度为45 fs,且孤子脉冲的波长可通过所提供的增益进行大范围调谐。因此,利用有源掺杂光纤作为非线性介质是实现大能量可调谐中红外飞秒脉冲激光的一种有效方法。     

非线性拉曼激光雷达系统检测CO2气体的受激拉曼过程

 利用气体的受激拉曼散射增益效应的非线性雷达技术是探测大气中的CO₂气体的重要方法，用Nd:YAG固体激光器（1 064 nm）的三倍频光（354.7 nm）注入装有CO₂和N₂高压气体的拉曼管中，气体的受激拉曼散射（SRS）过程产生两种气体的一阶斯托克斯光，用来作为拉曼雷达的发射种子光源。介绍了产生光源的实验装置，论述了SRS中气体气压变化与一阶斯托克斯光能量输出变化的定量关系，得到最佳能量输出的优化条件，并对SRS中一阶斯托克斯光产生过程的物理机制进行了讨论。并根据光源的试验结果，设计了非线性受激拉曼雷达系统，对前期的普通拉曼雷达进行了实验，得到了初步的实验结果。     

拉曼增益对双折射光纤中孤子传输特性的影响

本文采用考虑拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程,利用分步傅里叶方法求解并仿真模拟了光孤子脉冲在不同性质的双折射光纤中传输时的演化过程.结果表明,拉曼增益可以有效抑制非线性耦合导致的孤子漂移,同时会导致光孤子脉冲峰值在传输时不断增大,产生拉曼放大效应.拉曼增益也可以有效抑制双折射光纤中传输的相邻光孤子之间的相互作用.     

占空比对光子晶体光纤激光器性能的影响

 在传统光纤激光器工作原理的基础上,考虑光子晶体光纤(PCF)模场分布特征,给出了连续泵浦情况下单模PCF激光器的速率方程和功率传输方程。利用该方程对掺镱单模PCF激光器的性能进行了数值模拟研究。结果表明：虽然空气占空比大小对PCF激光器的输出功率、泵浦阈值和斜率效率等影响不显著,但对拉曼非线性阈值影响却很大。当泵浦功率小于拉曼非线性阈值时,激光器主要输出信号激光;当超过拉曼阈值且在较宽的范围内,激光器同时输出功率相近的信号激光和拉曼光。基于这种效应,提出一种由泵浦功率控制的双波长光纤激光器的新思路。考虑到PCF非线性系数的可调控特性,采用不同光纤有可能在较宽的功率范围获得双波长激光振荡。     

Investigation of stimulated rotational Raman scattering of the high-power broadband laser with applied angular dispersion

Smoothing by spectral dispersion （SSD） leads to considerable improvement on laser-irradiation uniformity in far field for fusion lasers. Phase modulation in time and spectral angular dispersion （SAD） across the beam introduced by SSD will affect the stimulated rotational Raman scattering （SRRS） gain in the near field. This paper focuses on the influence of SAD on SRRS gain under different laser conditions. Results show that the SAD will aggravate the generation of SRRS when the laser initial additional phase is constant. On the contrary, the SAD can reduce the SRRS gain if appropriate SSD parameters are adopted when the laser initial additional phase is variable. SSD has a certain application prospect in SRRS suppression.     

受激旋转喇曼散射效应对强紫外激光聚焦特性的影响

采用Maxwell-Bloch-Langevin 方程,建立了强紫外激光在空气传输中的瞬态受激旋转喇曼散射（SRRS）效应模型;利用相位均方根（RMS）梯度描述的随机相位屏表示低频相位畸变,用扰动幅度表征的随机相位屏描述中、高频相位畸变,建立了相位畸变模型.讨论了强紫外激光在空气长程传输中所产生的受激旋转喇曼散射（SRRS）效应对其聚焦光斑形态的变化,定量分析了焦斑半径随入射强紫外激光的空间相位畸变及传输距离的变化.研究结果表明：当传输距离超过阈值条件时,焦斑半径随传输距离的增大而明显增大,且相位畸变越大,焦斑半径也越大.     

Rotational Raman scattering dependence on pump polarization

The influence of the ellipticity degree of the pump radiation polarization on threshold energies and energy conversion efficiencies of stimulated rotational Raman scattering (SRRS) are investigated in H₂ with a XeCl excimer laser, by using different focusing geometries. For the first time, it is shown that the dependence of SRRS on pump radiation polarization is also affected by the focusing geometry, i.e. whether low- or high-angle focusing is applied. The experimentally determined threshold energies as a function of the pump radiation polarization are in accordance with theory mainly at high-angle focusing geometries. It is also shown for the first time that gain suppression effects on vibrational Raman scattering have to be considered in understanding the experimental results. Received: 5 January 1999 / Final version: 10 September 1999 / Published online: 8 March 2000     

The stimulated Raman scattering competition between solute and solvent in Rhodamine B solution

The competition between the stimulated resonance Raman scattering(SRRS) of Rhodamine B(RhB) and the stimulated Raman scattering(SRS) of ethanol(C2H5OH) is observed at the RhB in C2H5OH solution.For different concentrations of the solution,the peak wavelengths of the SRRS,the amplified spontaneous emission(ASE),the fluorescence and the absorption of RhB are different.The SRRS of RhB and the SRS of C2H5OH are simultaneously generated when the concentration of the solution is 10 5 mol/L and the energy of the excitation laser is 20.4 mJ.Otherwise,only either the SRRS of RhB or the SRS of C2H5OH is generated.The SRRS can be amplified by the ASE gain when the SRRS is near the peak of the ASE,and the peak wavelength of the SRRS coincides with the wavelength of the maximal intensity ASE.     

Thermal loss mechanism in the generation of multifrequency laser emission via stimulated Raman scattering and four-wave Raman mixing studied by photothermal refraction spectroscopy

The heat produced in conjunction with the processes of stimulated Raman scattering and four-wave Raman mixing in hydrogen was measured by photothermal refraction spectroscopy. Many vibrational, rotational, and vibrationally shifted rotational Raman lines are exclusively/simultaneously generated by changing the polarization of the laser beam and the hydrogen pressure. Thermal loss occurs predominantly from vibrational Raman scattering, which can be ascribed to a large Raman shift frequency of 4155 cm^-1 for the vibrational transition. In contrast to stimulated Raman scattering, little or no thermal loss is observable during the process of four-wave Raman mixing. Received: 12 April 1999 / Revised version: 12 July 1999 / Published online: 20 October 1999