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     

利用受激布里渊散射改善偏振抽取腔光束质量的研究

在理论上分析了受激布里渊散射相位共轭效应和阈值效应对后向受激布里渊散射光束发散角的影响。在实验上，用受激布里渊散射相位共轭镜（SBS PCM）代替普通反射镜构成Nd:YAG激光器的偏振抽取腔，补偿了激活介质和光学元件造成的波前畸变，压缩了发散角，改善了光束质量。研究了抽运能量、透镜焦距等因素对受激布里渊散射偏振抽取腔输出光光束质量的影响。     

受激布里渊散射光脉冲波形的研究

从实验和理论上研究了受激布里渊散射(SBS)光脉冲波形.在Nd∶YAG调Q激光器中实验研究了SBS光脉冲波形随抽运光参数、结构参数和介质参数的变化规律，并利用SBS理论模型进行了数值模拟，实验与数值模拟结果的变化趋势基本一致.结果表明，抽运光能量越小，透镜焦距越短，镜-池间距越长，介质声子寿命越长，SBS光脉冲波形就越不容易出现调制现象.分析和讨论了抽运光参数、结构参数和介质参数对SBS光脉冲波形的影响机理. 关键词： 受激布里渊散射 脉冲波形 抽运光参数 结构参数     

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     

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。     

水中受激布里渊散射脉冲的反常压缩

受激布里渊散射(SBS)具有脉冲压缩的特性,受激布里渊散射的脉冲宽度随着抽运能量的增大而变小,在水中可以达到几百皮秒的量级.本文在实验上观察到一种受激布里渊散射的脉冲宽度随抽运能量增大而变大的现象,这里称之为反常压缩.SBS的脉冲反常压缩和脉冲压缩与抽运光的强弱会聚情况有关.利用数值模拟,模拟了强弱会聚情况下抽运光在水中的传输规律,强弱会聚情况的抽运光对受激布里渊散射形成的有效增益长度不同:抽运光强会聚时有效增益长度短,形成SBS脉冲宽度的反常压缩;弱会聚时有效增益长度长,也就是正常的SBS脉冲压缩.     

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     

KrF激光在SF_6气体中受激布里渊散射的研究

用线宽０．５ｃｍ￣（－１）、脉宽２３ｎｓ的ＫｒＦ激光（２４８ｎｍ）在低气压ＳＦ＿６气体中进行受激布里渊散射（ＳＢＳ）的实验研究。测量了ＳＢＳ反射率随泵浦光能量、气体气压、透镜焦距等实验条件的变化关系，分析和讨论了气体气压、透镜瑞利范围对ＳＢＳ阈值的影响。     

受激布里渊散射相位共轭波的阈值性能

本文报道了在CCl_4液体中受激布里渊散射的阈值性能.研究了产生受激布里渊散射相位共轭波的阈值是随所用聚焦透镜的焦距,泵浦激光的脉宽和发散角等的变化而变化.实验表明,适当地增加聚焦透镜的焦距,即提高受激布里渊散射的阈值能量可以显著地消除受激布里渊散射与其它非线性效应的竞争.     

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     

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。     

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。     

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.     

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。     

Investigation on the output energy characteristic of optical limiting based on stimulated Brillouin scattering

Stimulated Brillouin scattering (SBS) featuring sub-nanosecond response time takes place at a high power threshold, which enables its application at a high power density. When the intensity of input light excesses the SBS threshold, strong SBS process takes place through SBS medium, leading to a quick energy transfer from pump to the Stokes and thereby an optical limiting characteristic in the output energy. In this paper, the correlation between SBS output energy and input power density is numerically simulated and validated in the Nd: YAG Q-switch laser system. The results indicate that not only the output energy exhibits an optical limiting characteristic, but also the clamped value of output energy can be controlled by changing the medium or the focal length.