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     

基于光纤中SBS相位共轭的自调Q光纤激光器

分析了利用光纤中的受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性.据此,对采用单模光纤(single-mode fiber,SMF)作为SBS池的Er³⁺掺杂调Q光纤激光器进行实验研究.当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的光抽运功率下得到脉宽约2.6ns,脉冲周期58.23ns,平均功率7.35mW的激光脉冲.进一步的研究表明:激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成;SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象.脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关.     

利用单模光纤中SBS效应进行被动调Q的掺铒光纤激光器研究

分析了利用光纤中的受激布里渊散射(SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性。据此,对采用单模光纤(SMF)作为SBS池的掺Er3＋调Q光纤激光器进行实验研究,当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的抽运光功率下得到脉宽约2.6 ns,脉冲周期58.23 ns,平均功率7.35 mW的激光脉冲。进一步的研究表明：激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成; SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象。脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关。     

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     

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     

非线性反馈法控制相位共轭波的光学时空混沌

相位共轭振荡器由一个标准镜和一个具有快速响应的无损耗Kerr介质作为相位共轭介质的相位共轭镜组成.利用非线性反馈方法，对相位共轭振荡器中的时间混沌和耦合相位共轭波映象系统中的时空混沌进行了控制，得到了稳定的控制结果.数值实验表明，该控制方法不需预先了解动力学系统，只需调整反馈系数，在实际系统中容易实现.控制结果为相位共轭波的混沌研究提供了理论依据. 关键词： 非线性反馈控制 相位共轭振荡器 混沌 时空混沌     

Nd:YAG激光在单晶硅中的四波混频相位共轭

以单晶硅作非线性介质,用调Q脉冲Nd:YAG激光作四渡混频,获得了相位共轭反射光波.从光激发电子-空穴对浓度及其所产生的相位光栅出发,理论计算了相位共轭镜的反射率.实验获得的共轭镜反射率为125%,并与实验中显示了其对相位干扰的补偿特性.     

受激布里渊散射新介质——全氟胺的研究

本文从介质化学结构与受激布里渊散射(SBS)特性的关系入手,寻找出了SBS特性良好的全氟胺系列新介质——FC-131,FC-3283,FC-40,FC-43,FC-70等,并测定或计算出了新介质的SBS参数. 结果表明,新介质的吸收系数均小于10^-3 cm^-1,光学击穿阈值均高于100 GW/cm². 全氟胺系列新介质不仅具有良好的SBS特性,而且还具有无毒、低挥发性和高稳定性等一系列独特的物理化学性质. 新介质的发现不仅增加SBS介质的种类,而且能够有效提高SBS系统的性能,对于SBS相位共轭镜在高功率激光系统中的应用打下了良好的基础. 关键词： 受激布里渊散射(SBS) 全氟胺 吸收系数 光学击穿阈值     

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。     

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.     

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.     

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     

Influence of medium parameters on power limiting characteristic in stimulated Brillouin scattering process

By adopting noise initiation model of stimulated Brillouin scattering (SBS), the influence of phonon lifetime and gain coefficient of medium on power limiting characteristic is numerically investigated. Through using actual parameters of three media, CCl4, acetone, and CS2, the waveforms of transmitted pulses are simulated. The result shows that different media have little effect on the front peak of waveform,while have an obvious effect on the height of power limiting platform. When the medium which has short phonon lifetime and small gain coefficient is used, the height of power limiting platform is comparatively high. In experiment, by focusing 1064-nm, 8-ns, 18-mJ pulses into these three media, the waveforms of transmitted pulses are obtained. The experimental results are in good agreement with conclusions of theoretical simulations.     

Investigation on high-power load ability of stimulated Brillouin scattering phase conjugating mirror

The factors that affect the performance of stimulated Brillouin scattering phase conjugating mirror (SBS-PCM) in high-power condition are demonstrated. In high-power condition, the reflectivity is limited by both the SBS medium and the PCM configuration. FC-72 is found to be the best SBS liquid medium for its very high optical breakdown threshold and very low absorption coefficient by comparing several media. As FC-72 is chosen, the impurity of the liquid is the most remarkable factor which affects the reflectivity of PCM. The Millipore membrane filters with aperture of 0.22 μm was used to clean the liquid, and the reflectivity was evidently increased. Among the parameters of the SBS-PCM, the focal length of lens is one of the most important parameters related to the load ability. In the condition of the input laser of 1 J and 10 Hz, the appropriate focal length is proved to be 50 cm. As lens is chosen, the rotating wedge plate (RWP) is used to decrease the effects of optical breakdown and thermal effects in the condition of high power and stable reflectivity is achieved. Synthetically considering all the factors of medium and configuration, an energy reflectivity of 82% is achieved when the input energy is 0.94 J and the repetition rate is at 10 Hz.     

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.     

Study on two-cell stimulated Brillouin scattering system with mixture medium

In this paper,a method of choosing mixture medium in two-cell stimulated Brillouinscattering(SBS)system to improve the system performance is proposed.The Brillouin frequency shift(BFS)of mixture medium varies with the mixing ratio andthus the difference of the BFS between the two cells can be eliminated.The two-cellSBS system with acetone(C3H6O)in its generator cell and mixture liquid ofCCl4/C2Cl4 in its amplifier cell is investigated.The C3H6O has a high optical breakdown threshold and the mixture liquid of CCl4/C2Cl4 has a small absorption coeffi-cient and the same BFS as that of C3H6O when the volume fraction of CCl4 is 4%.Compared with two-cell SBS system with the same liquid(C2Cl4)or different liquid(C3H6O and C2Cl4)in generator and amplifier cell,the SBS system with mixture liq-uid(CCl4/C2Cl4)in amplifier cell and C3H6O in generator cell improves thepower-load,energy reflectivity(ER),phase conjugation(PC)fidelity and ER stabil-ity.