ns脉冲激光对K9玻璃的破坏实验

 采用高速PIN光电探测器和高带宽的数字存储示波器，实时检测透射光脉冲和散射光脉冲的变化特征，并将之用作材料破坏的光学判据，测量得到K9玻璃在1.06μm纳秒脉冲激光作用下的能量损伤阈值约18mJ，相应的能量密度阈值为1.0kJ/cm²。通过分析透射光脉冲和散射光脉冲的特征，给出了材料的破坏时刻，并推断出K9玻璃所能承受的极限光强为10¹⁵W/m²。研究了能量透过率与泵浦能量的关系，并初步探讨了透明材料的破坏机理。结果表明：在多纵模激光的作用下，透明光学材料破坏是电离击穿与自聚焦效应综合作用的结果。     

激光与材料参数对瞬态SBS 诱导的激光超声破坏效果的影响

 通过数值求解一维瞬态受激布里渊散射（SBS）声光耦合波方程，从理论上分析了泵浦激光参数及光学材料参数对SBS过程发生阈值的影响。以SBS过程中建立起来的应力场抗拉（压）强度和散射场的反射率为判据，分析了激光脉宽及作用区域长度对激光超声破坏材料效果的影响，探讨了短脉冲激光（约ns）引起的激光超声对材料的破坏机理；讨论了通过参数配置有效遏制SBS过程激光超声对光学材料的破坏问题。     

熔石英相位共轭镜无损工作状态分析

基于非线性光学耦合波方程组建立了聚焦泵浦条件下熔石英玻璃材料中SBS过程的物理模型并编制了相应的数值求解程序,研究了SBS介质内激光场的时空发展特征,从而试图揭示SBS介质的内在破坏机制并寻求相应的加固措施.通过数值模拟程序研究了焦点处激光功率密度以及SBS反射率与激光能量的依赖关系,发现SBS对介质内的激光场具有"限幅"作用,即在注入能量大幅度提升的情况下,内部的激光场强度只有较小的增加,这种机制使大能量的固体介质PCM成为可能.分析激光脉宽以及耦合透镜焦距等参数对SBS过程的影响发现,精细选择系统参数,在熔石英玻璃材料中有可能无损伤地实现高效的SBS过程.     

光学材料中横向SBS的稳态分析

从非线性光学的耦合波理论出发,建立了种子光入射的窄带泵浦的横向受激布里渊散射的二维理论模型,并对稳态情形进行了数值模拟,得到了散射光强的二维分布。计算表明,散射光场在入射面内呈现出“局部集中”的特点,而且由于“空间压缩”效应,使得获得的最大散射光强远大于初始泵浦光强。还分析了光场及材料参数对获得的散射光强的影响,得出：入射的激光功率密度越大,光学元件的横向尺寸越长,材料的吸收系数越小,受激散射产生的散射光和弹性声波强度就越大,在材料内部引起的应力也越强,从而越有可能造成材料的破坏。     

横向受激布里渊散射的抑制

从非线性光学的耦合波理论出发,结合流体力学的连续性方程,建立了光学元件中窄带泵浦的横向受激布里渊散射的二维理论模型,并在此基础上,利用数值模拟考察泵浦光带宽增加对受激散射过程的影响。研究表明:在一定的条件下,当泵浦光带宽略大于布里渊线宽时,受激散射过程的Stokes增益将显著降低;带宽越大,Stokes增益降低得越多;当带宽大于20GHz时,可以抑制横向受激布里渊散射带来的不良影响。另外,当带宽一定时,调制频率的改变也会影响受激散射过程,可以通过数值模拟确定最佳的调制频率。     

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。     

抽运光参数对受激布里渊散射的影响

受激布里渊散射（SBS）系统中,具有一定带宽的抽运激光中会含有一定比例的Stokes散射光成分，此Stokes散射光成分经SBS介质后表面反射后，将形成种子光与抽运光联合入射，构成自种子光式SBS放大器.通过数值求解此SBS放大器型耦合波方程组，探讨了抽运光脉冲中所含Stokes散射光成分的比例、抽运激光波长、抽运光能量大小、入射的聚焦高斯光脉冲脉宽、相互作用时间等激光参数对SBS特征参数（Stokes散射光脉冲波形、材料内部最大应力的时间演化及空间分布、脉宽压缩效果、能量提取效率及Stokes散射光的共轭保真度）的影响.同时发现，SBS过程中产生的超声应力不仅会对SBS介质前表面造成破坏，还可能对焦点附近造成破坏；调整各激光参数还会使焦点附近优于前表面先破坏.数值模拟中采用的抽运光是聚焦高斯光束. 关键词： 受激布里渊散射 斯托克斯散射光 冲击应力 能量反射率     

横向受激布里渊散射诱导破坏的数值研究

基于非线性光学的耦合波理论 ,建立了大尺寸光学元件中横向受激布里渊散射 (TSBS)的二维模型及其数值模拟方法 ,并对熔石英玻璃中的瞬态TSBS进行了理论研究 ,得到了存在TSBS情况下光学元件内光场和应力场的演变特征 ,探讨了TSBS对高功率激光系统透过性能的影响 ,以及在光学元件内诱导破坏的可能性和规律     

光-力耦合受激布里渊散射方程组

采用位移形式表征各向同性介质的运动,从而对传统的SBS耦合波方程组进行改造,使之适用于多维的情况并体现光学理论和力学理论的耦合。采用有限差分方法数值求解了光学-力学耦合型后向SBS方程组,得到了瞬态的位移场、速度场和应力场。计算结果表明,当泵浦光光强为2.0×1015W/m2时,SBS可激发厚度为1cm的K9玻璃样品的表面产生出0.1nm量级的位移和10m/s量级的速度,对应的应力幅度达到10MPa量级。     

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。