布里渊增强四波混频时域特性的理论研究

通过对布里渊增强四波混频(BEFWM)瞬态耦合波方程的数值求解，描述了共轭输出光的时域调制行为.同时，对能量耦合过程中起决定性作用的声学波的时空演化特征进行了模拟与分析，由此给出BEFWM时域特性物理机理的解释.研究表明，共轭光输出强度的波动与介质内声波场的分布和起伏相关联，共轭光波形调制现象的强弱取决于介质声子寿命、信号及抽运光强度、有效作用长度等诸多参数.     

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。     

高功率金刚石拉曼激光器热效应数值模拟

金刚石晶体不仅具有极佳的光学性质,同时也拥有极高的热导率和低的热膨胀系数,这使得金刚石激光器成为实现不受热影响高功率激光输出的重要路径。但随着激光功率的进一步提升,金刚石拉曼激光器中仍然存在不可忽视的热效应等问题,这对金刚石激光器性能提升提出了挑战。针对高功率运转情况下金刚石拉曼激光器的热效应进行了理论研究,根据热传导方程并采用有限元分析方法,模拟了金刚石温度、热应力以及热形变分布,分析了泵浦参数、晶体参数对金刚石温度、热应力、热形变的影响。此外,基于石墨片横向导热特性,设计了一种新型的用于金刚石晶体的热沉结构。与传统单一铜片散热方式相比,在泵浦功率800 W、束腰半径40μm条件下,金刚石中心温度下降了10.16 K,下表面平均应力降低了19.857 MPa,端面平均形变量减小了0.055μm。数值模拟结果表明,该方法对缓解金刚石激光的热效应,实现金刚石拉曼激光器输出功率的进一步提升和高光束质量激光输出具有重要指导意义。     

超高斯光束在超短脉冲激光系统中的传输

 为了增大光束的填充因子及提高放大器的能量转换效率,设计了一种新型的空间4程放大器,该放大器包括四组由凹面镜组成的空间滤波器,它们构成一个全像传递系统。由于有实焦点,放大器置于真空系统中。放大前,入射的高斯光束首先通过一个软边光阑和一个空间滤波器,被整形为高阶超高斯光束,然后在放大器中进行放大和像传递。钛宝石晶体置于各空间滤波器的像面和物面上。实验表明,该放大器结构稳定,可以保持良好的光束质量,远场焦斑达到近一倍衍射极限。     

利用相位共轭镜产生高质量宽度可调脉冲

实验研究了双池受激布里渊散射系统中的脉冲压缩。通过简单地改变双池间距可以获得脉宽可调的优质光束,脉宽可调范围依赖于抽运能量。增大抽运能量,脉宽可调范围也相应地增大。对双池受激布里渊散射系统的脉冲波形进行了数值模拟,理论计算结果与实验符合得很好。     

一种基于傅里叶变换的分析载波条纹的新方法

针对传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时会有边缘效应产生的问题,提出了一种基于傅里叶变换法的外推延拓方法,并从理论上进行了数学推导。为了验证这种方法的正确性,分别对一维数字信号和二维空间载波条纹图进行了数值模拟,进一步分析了误差产生的原因,并与传统的傅里叶变换法对比。结果表明该法可以有效抑制传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时边缘效应所造成的较大误差,在基于空间域相位调制技术的波面干涉测量中,对空间载波条纹图进行处理,可以使相位的计算精度达到3.3 mrad。     

双级受激布里渊散射压缩获得高质量窄脉冲波形

针对受激布里渊散射（SBS）脉冲压缩系统中经常出现的波形调制现象,提出一种抑制调制、改善窄脉冲波形质量的新方法——双级SBS脉冲压缩结构。此方法以“两次压缩,子峰能量主峰提取”为控制手段,能够解决输出脉冲的多峰调制问题,有望成为获得高压缩比、高质量窄脉冲的一种新途径。提出并建立双级SBS脉冲压缩系统物理模型和数值计算模型,并利用典型SBS介质CCl4和FC-72开展了实验研究,获得无调制单峰结构的压缩脉冲,并与理论模拟结果符合较好。     

ICF驱动器长脉冲下三倍频晶体中的横向受激拉曼散射

ICF驱动器在脉宽为3ns的长脉冲条件下运行时,三倍频晶体中的横向受激拉曼散射效应将比短脉冲条件下的效应更为显著。针对长脉冲运行时,KDP晶体和KD*P晶体产生的横向受激拉曼散射光对晶体的危害性作了对比分析,并研究了横向受激拉曼散射效应与增益系数之间的关系,为选择何种晶体作为三倍频晶体提供了理论依据。     

双级受激布里渊散射压缩获得高质量窄脉冲波形

针对受激布里渊散射(SBS)脉冲压缩系统中经常出现的波形调制现象,提出一种抑制调制、改善窄脉冲波形质量的新方法——双级SBS脉冲压缩结构。此方法以"两次压缩,子峰能量主峰提取"为控制手段,能够解决输出脉冲的多峰调制问题,有望成为获得高压缩比、高质量窄脉冲的一种新途径。提出并建立双级SBS脉冲压缩系统物理模型和数值计算模型,并利用典型SBS介质CCl4和FC-72开展了实验研究,获得无调制单峰结构的压缩脉冲,并与理论模拟结果符合较好。     

基于布里渊放大的非共线四束激光串行组束的研究

理论上分析了基于布里渊放大的非共线组束结构中组束效率的影响因素,结果表明,当Stokes种子光和抽运光的夹角限制在90 mrad范围内时,组束效率可以达到80％以上.根据数值模拟的结果,设计了非共线四束激光组束的实验,实现了四束工作频率为10 Hz,能量分别为70.4 mJ,71.3 mJ,78.9 mJ,70.1 mJ的激光组束,组束输出能量为189 mJ.为了进一步简化结构和降低系统损耗,设计了适用于多束激光非共线组束的介质池结构. 关键词： 激光组束 受激布里渊散射 相位共轭 布里渊放大