基于受激布里淵散射的時(shí)間波形限幅和空間光強(qiáng)分布研究.pdf

1、受激布里淵散射（SBS）具有光限幅特性，由于在聚焦情況下SBS光限幅波形都存在剩余峰現(xiàn)象，本文提出了在非聚焦情況下基于布里淵放大原理獲得平頂限幅輸出波形的方法，消除了以往采用聚焦情況的SBS光限幅中存在的剩余峰問題。研究了非聚焦情況下的種子注入的布里淵放大過程的限幅特性規(guī)律。選擇合適的種子光參數(shù)和介質(zhì)參數(shù)，獲得了較理想的平頂限幅輸出波形。由于在SBS光限幅的應(yīng)用中同時(shí)關(guān)注限幅透射光束的空間特性，因此我們對(duì)SBS產(chǎn)生池結(jié)構(gòu)的光限幅過程中光

2、束的空間光強(qiáng)分布及其變化進(jìn)行了研究。由于一些布里淵介質(zhì)具有較高的破壞閾值（例如FC-72的光學(xué)擊穿閾值達(dá)到100GW/cm2），可望將SBS光限幅器應(yīng)用于大型高功率激光系統(tǒng)中，起到安全防護(hù)和穩(wěn)定輸出的作用。
　　首先由受激布里淵散射的基本耦合波方程組，建立了非聚焦情況下種子注入的布里淵放大過程的數(shù)值模型。編寫了數(shù)值模擬計(jì)算程序，模擬了各種參數(shù)對(duì)限幅輸出波形的影響和規(guī)律，包括種子光參數(shù)（功率密度、脈寬、相對(duì)延時(shí)）、抽運(yùn)光參數(shù)（功率密

3、度、脈寬、相對(duì)延時(shí)）、介質(zhì)參數(shù)（池長(zhǎng)、聲子壽命、增益系數(shù)）。結(jié)果表明，非聚焦情況下種子注入的布里淵放大過程可以有效地消除剩余峰，在一定程度上得到較理想的平頂限幅波形，而且限幅幅值可以通過適當(dāng)改變種子光參數(shù)和介質(zhì)參數(shù)來控制。當(dāng)減小種子光能量、減小種子光脈寬、減小介質(zhì)池長(zhǎng)、減小增益系數(shù)、增大聲子壽命時(shí)，可獲得高幅值的平頂限幅輸出波形。
　　根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果，我們采用對(duì)抽運(yùn)光縮束的方案，研究了非聚焦情況下種子光能量、種子光脈寬、抽運(yùn)光

4、能量和種子光與抽運(yùn)光峰值相遇位置對(duì)光限幅輸出波形的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論模擬基本一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一定范圍的相遇時(shí)間內(nèi)，選擇合適的種子光參數(shù)，可以得到較理想的平頂限幅輸出波形。并討論了獲得高幅值的平頂限幅波形的方法。降低種子光能量，減小種子光脈寬，適當(dāng)調(diào)節(jié)種子光峰值與抽運(yùn)光峰值到達(dá)介質(zhì)池端的光程差，可以得到高幅值的平頂波形。根據(jù)討論的結(jié)果給出了高幅值平頂限幅波形的設(shè)計(jì)原則和經(jīng)驗(yàn)公式。
　　最后，我們對(duì)SBS產(chǎn)生池結(jié)構(gòu)的光限幅過程

5、中光束的空間光強(qiáng)分布及其變化規(guī)律進(jìn)行了研究。利用二維SBS的零級(jí)解法數(shù)值計(jì)算程序，對(duì)SBS光和透射限幅光的空間光強(qiáng)分布進(jìn)行了數(shù)值模擬。將調(diào)Q激光脈沖聚焦入射到FC-72介質(zhì)池中，利用CCD相機(jī)和數(shù)字圖像處理技術(shù)，實(shí)驗(yàn)研究了后向SBS光和透射限幅光的空間光強(qiáng)分布，獲得了SBS光斑和透射光斑隨入射能量的空間光強(qiáng)分布及變化規(guī)律。進(jìn)一步在非聚焦情況下實(shí)驗(yàn)研究了透射光斑的光強(qiáng)分布。研究結(jié)果表明，在SBS產(chǎn)生池結(jié)構(gòu)的光限幅過程中，當(dāng)入射光為基模高斯