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。     

非线性光学激光合束技术研究进展

回顾了非线性光学激光合束技术的发展历程,阐述了基于光学相位共轭和基于非线性放大过程的合束思想和基本原理,梳理了重叠耦合、种子注入和布里渊四波混频增强相位锁定激光合束方式的标志性成果,总结了等离子体交叉光束能量转移、金刚石拉曼放大和液体布里渊放大激光合束技术的优势和瓶颈。面向高峰值功率、高平均功率、高重复频率激光输出的实现需求,基于布里渊放大激光合束技术具备系统结构简单、功率负载高且散热效率高的优点,提出了实现单脉冲能量100 J、脉冲宽度10 ns、重复频率10 Hz合束激光输出的可行性方案。     

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。     

微弱光信号瞬态布里渊放大器的最佳工作点

为提高瞬态布里渊放大器的工作性能,利用包含噪声的瞬态布里渊放大理论模型数值模拟了放大器的信噪比、灵敏度、能量转换效率及信号放大率随指数增益系数G的变化规律,获得了放大器的最佳工作点G_opt.采用倍频Nd:YAG脉冲激光器,以CS₂和FC-72为非线性介质进行了实验验证.结果表明,抽运光脉冲相对于信号光脉冲延迟脉冲宽度的一半进入放大器时,G_opt可设在介质受激布里渊散射阈值增益G_th之上.对于共线型布里渊放大结构,G_opt为Gth的1.1—1.3倍;对于非共线型结构,G_opt可超过G_th1.3倍,实现近饱和放大.     

非聚焦条件下CS2介质中受激布里渊散射光限幅特性的研究

采用布里渊噪声起源模型，数值研究了非聚焦条件下CS₂液体介质中脉冲传输的能量与功率特性.结果表明，在非聚焦条件下，透射光的功率波形仍然表现出光限幅特性，而透射能量随入射能量线性变化，不具有限幅特性，这一点与聚焦条件下的结果不同.以波长1053nm、脉宽20 ns的Nd:YLF激光器为光源，采用3∶1的缩束系统，通过衰减片调整入射光能量在2mJ—92mJ变化，获得了透射光能量和功率波形随入射能量变化的规律，并与聚焦条件下的结果进行了比较.实验结果与理论模拟相符合.由于聚焦条件下当入射能 关键词： 非线性光学 受激布里渊散射 光限幅 非聚焦     

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     

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     

非聚焦条件下CS2介质中受激布里渊散射光限幅特性的研究

采用布里渊噪声起源模型,数值研究了非聚焦条件下CS2液体介质中脉冲传输的能量与功率特性.结果表明,在非聚焦条件下,透射光的功率波形仍然表现出光限幅特性,而透射能量随入射能量线性变化,不具有限幅特性,这一点与聚焦条件下的结果不同.以波长1053 nm、脉宽20 ns的Nd:YLF激光器为光源,采用3∶1的缩束系统,通过衰减片调整入射光能量在2 mJ-92 mJ变化,获得了透射光能量和功率波形随入射能量变化的规律,并与聚焦条件下的结果进行了比较.实验结果与理论模拟相符合.由于聚焦条件下当入射能量较高时容易出现介质光学击穿,所以采用缩束结构的功率限幅更适用于高功率大能量的情况.     

多模光纤受激布里渊散射非相干组束的机理及理论模型

 基于布里渊散射耦合强度方程,分析了多模光纤受激布里渊散射非相干组束的机理,建立了其非相干组束的理论模型,并依据模型进行了理论计算。结果表明：在较长的多模光纤中,受激布里渊散射产生的Stokes光以LP­­₀₁模传输;其非相干组束过程是混合光分解成线偏振光的逆过程;计算的组束功率与T.H.Russel等人的实验结果相一致。最后,分析了组束光强的分布,表明了组束光强对模场尺寸的依赖关系,证明提高组束光强的有效措施是减小组束光的模场半径。     

水中微弱光散射布里渊频谱选择性光放大研究

提出利用布里渊放大技术对水中微弱光散射信号进行频谱选择性光放大的方法.根据频率失谐布里渊放大理论模型，分析了Stokes种子光的线宽及频率失谐对布里渊放大的影响，研究了种子光放大率随水温及其功率密度变化的规律，理论和实验符合较好.研究表明，相同频率失谐时，线宽较大的种子光信号放大率更高.选取20℃的CS₂为放大介质，不同温度海水产生的Stokes种子光信号均能得到有效的布里渊放大.相同抽运光功率密度情况下，种子光的放大率随其功率密度的增加而减小，当种子光能量约为5μJ时，其放大率达10²以上.     

抽运功率密度对布里渊放大的影响

利用瞬态包含抽运抽空的SBS理论模型对布里渊放大器进行了数值模拟,给出了能量提取效率、Stokes种子光放大率、Stokes种子光脉宽压缩率和抽运光脉宽压缩率随抽运功率密度的变化规律.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 能量提取效率 抽运功率密度     

相遇时间对布里渊放大的影响

利用瞬态包含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，给出了布里渊放大中能量提取效率，斯托克斯种子光放大率，斯托克斯种子光脉宽压缩率和抽运光脉宽压缩率在几种不同的种子光和抽运光能量比下随不同相遇时间的变化规律，在实验上取了三种不同的相遇时间进行了验证，理论与实验符合得较好。     

应用熔石英棒相位共轭镜的LD泵浦激光MOPA系统

 用熔石英棒作为相位共轭镜材料,在LD泵浦的激光MOPA系统中实现了在 100和400 Hz下的受激布里渊散射相位共轭。实验测得重复频率100 Hz时双通放大后的x和y方向的光束质量平方因子分别为1.74和1.66,最大反射率达到24.33% ,脉冲宽度从60 ns压缩到31.34 ns。重复频率400 Hz时双通放大后的x和y方向的光束质量平方因子分别为2.10和2.12,脉冲宽度从56.69 ns压缩到28.84 ns。     

修整放大池对双布里渊放大池控制脉冲波形的影响

在传统独立双池结构的受激布里渊相位共轭镜系统中,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放大控制脉冲波形.主放大池控制脉冲的整体波形,而修整放大池对脉冲波形,特别是脉冲前沿进行微调.修整放大池池长对双布里渊放大池放大控制脉冲波形的影响进行了理论研究和实验验证,得到了不同情况下脉冲波形随双池间距的变化规律.研究表明修整放大池池长决定放大光前沿的放大效率,是控制脉冲波形的重要参量.     

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     

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.     

A method to measure the Brillouin frequency shift of the medium through Brillouin amplification ratio

In order to measure the Brillouin frequency shift (BFS) of the medium, this paper proposes a method using mixtures in a two-cell stimulated Brillouin scattering system, which uses a medium to be measured as amplifier medium and a mixture medium as generator medium. The seed light from the generator gains effective amplification in the amplifier and the amplification ratio changes with the mixing fraction. Only when the BFS of the mixture medium is equal to that of the medium in the amplifier does the seed light obtain the maximum amplification ratio. The method has the advantage of independence of the wavelength of the incident light.     

基于双向拉曼放大的布里渊光时域分析系统

报道了一种基于双向拉曼放大的布里渊光时域分析系统(Brillouin optical time domain analyzer,BOTDA).利用双向拉曼抽运对信号光进行拉曼放大以补偿光纤损耗及布里渊抽运波的消耗,从而使光纤后端的测量分辨率得到改善,测量分辨率在整段传感光纤趋于一致,同时避免了调制不稳定性引起的频谱扩展,克服了传统BOTDA存在的信号强度指数下降的弊端,使传感精度得到进一步提高.实验实现了50 km传感距离, 温度分辨率达0.6 ℃,空间分辨率为50 m.实验测量并分析了基于双向拉曼放大的BOTDA信噪比和光功率分布特性. 关键词： 分布式光纤传感 受激拉曼放大 布里渊增益 布里渊光时域分析