飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温研究进展

当今世界大约90%的能量供应都是由燃烧生成的。在燃烧场中,火焰的温度影响着场中各种组分链式反应的途径和浓度,获取燃烧场温度信息可以为提高燃料燃烧效率,改进燃烧装置的设计提供重要的支撑依据。随着我国在航空、航天和航海这类高端制造业领域的不断发展,各种大型燃气轮机和超声速发动机的研发进入加速期,此类燃烧装置产生的火焰具有高温、高压、湍流超声速和持续时间短等特点。传统的接触式测温法难以对这类湍流燃烧场进行温度测量,近年以激光光谱法为代表的非接触式测温技术逐渐走向成熟,并获得了广泛地应用。与超短脉冲相结合的飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温技术凭借可提供高时间分辨率(每秒可提供上千个测温数据)、高测温精度和高测温灵敏度等优势而被应用到各种高温、湍流等复杂燃烧场景温度诊断中。文章概述了飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理,综述了该技术在稳态火焰、加热气体、模拟燃气轮机等燃烧环境中测温工作的研究进展,简要介绍了飞秒时间分辨相干反斯托克斯拉曼光谱的研究和应用,着重介绍了可以实现毫秒量级时间分辨率的飞秒啁啾探测脉冲相干反斯托克斯拉曼散射测温技术和混合飞秒/皮秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基...     

Research on stimulated Brillouin scattering suppression based on multi-frequency phase modulation

The method of generating equal-amplitude spectral lines by multi-frequency phase modulation is used in stimulated Brillouin scattering （SBS） suppression. The spectra of three, five, seven, and eleven equalamplitude spectral lines are obtained in experiment with flatnesses less than 0.3 dB. Theoretical research on SBS suppression shows that the threshold power after modulation is in reverse proportion to the maximum square of amplitude moduli of fundamental frequency and the nth harmonic wave. The threshold powers of three, five, seven, and eleven equal-amplitude spectral lines are improved by 5.21, 8.36, 9.39, and 10.76 dB, respectively.     

激光感生碰撞能量转移实验

首次观察到Eu(6s6p)^P9/2至Sr(5s10s)^1So、准稳态翼为紫翼的激光感生碰撞能量转移实验现象,其荧光波长为458.42nm,峰值转移激光波长为459.75nm,并对其激发函数谱随温度和随转移激光能量改变进行实验研究,测量了激光感生碰撞能量转移谱的截面,证实了激光感生碰撞能量转移谱为非对称谱。     

SBS新介质C4Cl6参数确定及性能研究

从介质对光的吸收机理出发,研究了吸收系数较小的受激布里渊散射（SBS）新介质六氯-1,3-丁二烯（C4Cl6）。通过基本的物理参数,确定了入射光波长为1 064 nm时C4Cl6的SBS参数,其吸收系数约为0.003 cm-1,声子寿命约为0.25 ns,增益系数约为4.9 cm·GW-1。分析了入射光波长与介质SBS参数的关系,布里渊频移与入射光波长成反比,声子寿命与入射光波长的平方成正比,增益系数一般与入射光波长无关。在单池SBS系统中,利用Nd:YAG调Q激光器研究了C4Cl6的SBS性能。实验结果表明：由于其吸收系数小,与具有相同增益系数的H2O比较,C4Cl6具有较高的能量反射率（饱和能量反射率大于55%）和较宽的SBS脉宽;由于其声子寿命短,与具有相同吸收系数的CS2比较,C4Cl6的SBS波形上升时间较短。吸收系数小和声子寿命短的特点,使C4Cl6适合作为放大池介质,这对优化SBS介质选取,提高SBS系统性能具有一定意义。     

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。     

泵浦光强起伏对SBS反射率的影响

在忽略介质吸收和其它非线性效应的假设条件下,从理论上分析了泵浦光强起伏对受激布里渊散射反射率的影响。当泵浦光强为阈值光强的1.9倍时,反射率的稳定性接近泵浦光的稳定性,当泵浦光强大于阈值光强1.9倍时,反射率的稳定性优于泵浦光的稳定性。当泵浦光强大于阈值光强5倍时,反射率的统计起伏小于泵浦光强起伏的2.4%。     

钾双原子分子21∑+u─x1∑+sub>g跃迁连续谱带研究

理论计算了钾双原子分子21∑+ｕ─ｘ1∑+ｇ跃迁所得到的扩散带荧光谱，并与Gondal等[4]和Luh等[5]以及Milosevic等[6]的实验结果进行了比较。计算结果与Luh等和Milosevic等的实验结果符合很好，排除了600 nm附近扩散带来自Ｋ221∑+ｕ─ｘ1∑+ｇ跃迁的可能性。     

受激布里渊散射介质CCl4中脉冲传输与功率限幅特性

分析了受激布里渊散射介质CCl4对纳秒激光脉冲的传输特性及功率限幅特性. 结果表明：透射脉冲波形随抽运光能量增加而压缩变形，脉冲前沿保持高斯型，后沿被压缩成功率“平台”，功率“平台”随抽运脉冲能量增加而逐渐变宽，但功率水平不变，表明该光学系统具有的功率限幅特性. 详细分析了功率限幅特性随抽运能量的变化规律和时间响应特性规律，采用脉宽为10ns、波长为1.06μm的Nd:YAG激光脉冲进行实验验证，理论与实验结论相符合.  关键词： 受激布里渊散射 功率限幅     

Experimental investigation on the improvement of SBS characteristics by purifying the mediums

The influence of optical breakdown on stimulated Brillouin scattering (SBS) process is investigated with purified CCl4, acetone, and CS2 mediums which are obtained through 0.22-μm pore-size filter. Experiments are conducted with a Nd:YAG Q-switched laser system. The optical breakdown threshold, the reflectivity and the stability of SBS in both purified and unpurified mediums are determined and compared. The improvement of optical breakdown threshold is observed more or less in all purified mediums. In the condition that optical breakdown does not occur after the medium purified, the energy reflectivity and the stability of SBS both show improvement. Therefore, the characteristics of SBS can be improved by purifying the mediums to obtain higher optical breakdown threshold which reduces the influence of optical breakdown on SBS process.     

脊型悬浮波导布里渊激光器

众所周知,具有高布里渊增益的片上波导在光子学领域具有广泛的应用.硅基片上布里渊激光器被广泛应用到频率可调谐激光发射、锁模脉冲激光器、低噪声振荡器和光学陀螺仪等领域.然而,在硅基布里渊激光器中实现布里渊激光输出往往需要较长的波导长度,不利于片上集成.本文提出了一种新型的波导结构,由硫族化物As₂S₃矩形和一个空气细缝组成.由于空气细缝的存在,辐射压力使布里渊非线性的增强远远超过了仅由材料非线性产生的增强.使得布里渊增益达到了1.78×10~5 W^-1·m^-1,相比之前报道的后向受激布里渊散射(SBS)增益(2.88×10~4 W^-1·m^-1)扩大了将近10倍,产生了4.2—7.0 GHz范围的声子频率调谐,该方法为设计用于前向SBS的纳米级光波导提供了新的思路,同时这种增强的宽带相干声子发射为片上CMOS信号处理技术的混合铺平了道路.