宽带KrF激光抽运SF6受激布里渊散射的脉宽稳定性

从理论和实验上对利用宽带KrF激光抽运SF6产生的受激布里渊散射(SBS)的脉宽稳定性进行了研究。获得了受激布里渊散射脉宽稳定性随抽运功率密度稳定性、抽运脉宽稳定性及介质气压变化的规律。发现受激布里渊散射脉宽的稳定性与抽运激光的稳定性直接相关,抽运激光的稳定性越好,获得的受激布里渊散射脉宽相对稳定性也越好。抽运光脉宽和能量的不稳定都会造成所产生的受激布里渊散射脉宽不稳定。在较低抽运功率密度情况下抽运光脉宽和能量的波动对受激布里渊散射脉宽稳定性的影响都不可忽略,但在较高抽运功率密度情况下受激布里渊散射脉宽稳定性主要受抽运光脉宽波动的影响。对结果进行了分析和讨论,获得脉宽稳定性较好的受激布里渊散射输出的条件是,使用脉宽稳定性较好的抽运光和在保证没有其他非线性效应产生的情况下,尽可能提高抽运光的功率密度和介质气压。     

基于受激布里渊散射的调Q光纤激光器研究

为了获得窄脉宽和高功率的光纤激光脉冲,对基于受激布里渊散射的脉冲抽运调Q光纤激光器进行了实验研究.设计了布喇格光纤光栅、掺Yb3+双包层光纤和单模光纤作为线性谐振腔.采用锥形光纤连接抽运模块与掺Yb3+双包层光纤实现了光纤激光器的全光纤化结构.通过脉冲抽运方式,利用光纤中的非线性效应——背向受激布里渊散射对激光进行混合调Q,得到了纳秒量级的脉冲输出,其脉宽为400ns,平均功率2.5W,重复频率15kHz.结果表明,通过脉冲抽运方式,利用光纤中的受激布里渊散射能够有效地压缩输出脉冲的线宽,实现高功率输出.     

三谱线、高峰值功率窄线宽纳秒光纤激光器

为了抑制窄线宽脉冲光纤放大器中受激布里渊散射效应, 使用多谱线技术对单频种子源的线宽进行了拓展, 进行了基于三谱线的主振荡功率放大高峰值功率脉冲全光纤激光器实验验证。结果表明, 经过两级预放、一级功放, 获得激光输出的最大平均功率为303W, 脉宽为2.8ns, 重复频率为3.1MHz, 对应的峰值功率为35kW, 在最高功率输出情况下, 激光器的光束质量小于1.3;三谱线结构对受激布里渊散射有着明显的抑制作用。该研究为高峰值功率的脉冲光纤激光器放大技术提供了参考。     

钕玻璃的受激布里渊散射

当激光功率密度超过某定值时(如激光脉冲时间为5毫秒时,功率密度>2×10~5瓦/厘米~2),散射光强与入射光强之间的关系偏离线性。若激光功率密度进一步提高,很自然会出现自聚焦、受激散射和破坏等现象。为了解钕玻璃在高能激光器和高功率激光器中出现破坏的原因,我们在线性散射实验的基础上观察了受激布里渊散射的产生及其与钕玻璃破坏的关系。初步结果表明,利用调Q大功率钕玻璃激光器(脉宽～25毫微秒,功率>200兆瓦,谱线宽度<1埃)可观察到钕玻璃的受激布里渊散射。并测得受激布里渊     

甲醇中受激布里渊散射脉宽稳定性的实验研究

利用XeCl准分子激光系统作为抽运光源, 对不同抽运能量下甲醇受激布里渊散射脉宽及其稳定性进行了实验研究,获得了受激布里渊散射脉宽随抽运能量变化及受激布里渊散射脉宽稳定性随抽运能量变化的实验数据.在脉宽压缩比为1.95时, 获得了受激布里渊散射脉宽的稳定性为8.26%, 这一结果接近抽运光脉宽的稳定性, 为利用受激布里渊散射脉宽压缩准分子激光脉宽并同时获得稳定的激光输出提供了实验依据.(PB5)     

抽运光参数对玻璃中受激布里渊散射光能量提取效率的影响

以K9玻璃与熔石英玻璃代替传统的液体或气体作为纵向受激布里渊散射(LSBS)样品,波长1.064μm,脉宽可调的单纵模电光调Q激光器作抽运光,实验探讨了抽运光脉宽、抽运光能量大小、抽运光脉冲重复频率对纵向受激布里渊散射脉宽压缩效应和散射光能量提取效率的影响。实验结果表明,抽运激光脉冲重复频率高,则散射光能量提取效率高;脉宽小,则散射光能量提取效率高;焦距为500 mm时300 mm长的K9玻璃中得到的散射光能量提取效率比170 mm长的熔石英玻璃高;在抽运光脉冲重复频率为1 Hz时,二者都可以得到90%的散射光能量提取效率。探讨了抽运光为多纵模时,固体介质中受激布里渊散射与光学击穿相伴发生的三种不同情况。实验证明,多纵模情况下固体光学介质中同样可以发生受激布里渊散射;多纵模情况下不一定会对固体光学介质产生光学击穿破坏;光学击穿破坏的发生也不一定会阻止受激布里渊散射的发生,二者可以相伴发生。     

31kW窄线宽线偏振纳秒全光纤激光器

报道一种高峰值功率、线偏振、窄线宽、纳秒脉冲的全光纤激光器。种子源激光器产生的单频连续激光通过一个电光强度调制器实施调制,为抑制受激布里渊散射(SBS),脉宽设置为2.8ns,重复频率为1.59 MHz。经两级预放、一级功率放大进行放大,激光最大平均输出功率为139 W,峰值功率为31kW。实验过程中未发现受激拉曼散射(SRS),功率的提升受限于SBS。在最高功率输出情况下,激光器的光束质量小于1.3。受限于(6+1)×1保偏合束器,激光器的偏振消光比为14.5dB。     

基于光纤干涉环的掺Yb3 全光纤自调Q激光器

对基于光纤干涉环的包层泵浦全光纤自调Q激光器进行了实验研究。实验采用掺Yb^3 双包层光纤(DCF)为增益介质，光纤Bragg光栅(FBG)作为腔镜，以及接入5m普通单模光纤的光纤干涉环，实现了较稳定的全光纤自调Q激光器，获得了脉宽3．6ns，重复频率约1kHz，峰值功率56．7kW的光脉冲。提出其产生ns脉冲的原因是瑞利散射(RS)与受激布里渊散射(SBS)的共同作用。     

单频脉冲光纤放大器中的SBS效应实验研究

为了研究受激布里渊散射(SBS)效应对单频脉冲光纤激光放大器中脉冲波形的影响,搭建了单频脉冲光纤激光放大器系统。实验中观测到脉冲波形的畸变,继续提高功率,畸变处出现峰值功率极高的尖峰,分析认为,光纤中的二次受激布里渊散射导致了尖峰脉冲出现。为验证这一结论,构造包含二阶Stokes波的耦合方程组,进行了模拟仿真。结果表明,该峰值功率极高的尖峰正是SBS效应的二阶Stokes波。     

142 W高峰值功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大(MOPA)结构工作的全光纤窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光器。脉冲种子源是由一个分布反馈直腔型(DFB)单频光纤激光器被光电调制器进行强度调制后产生的。为了抑制受激布里渊散射(SBS)效应,脉宽被调节为3 ns,并且种子源线宽被相位调制器展宽为2.9 GHz。经两级保偏掺Yb3+光纤放大器放大后,获得了平均功率142 W,重复频率1 MHz,脉冲宽度2.88 ns,峰值功率49.3 kW的脉冲激光输出。在最大输出功率时,激光光束质量因子M2约为1.15,偏振消光比(PER)大于15.4 dB。     

受激光布里渊散射结合脉冲泵浦的可调谐调Q光纤激光器

介绍了一种受激布里渊散射(SBS)结合脉冲泵浦的全光纤调Q激光器,获得重复频率可调谐的亚10 ns高功率脉冲.利用瑞利散射(RS)和SBS共同作用自调Q机制,采用光纤干涉环结构与强泵浦抽运,可获得稳定的亚10 ns高功率调Q光脉冲.以脉冲泵浦控制调Q光脉冲产生的重复频率,实现调Q光脉冲输出重复频率的可调谐.实验结果表明:使用3 m高增益掺Er3+光纤,在两只975 nm半导体激光器强泵浦抽运下,可获得脉宽6 ns、峰值功率大于340 W、重复频率0～5 kHz的调Q光脉冲输出.该调Q光纤激光器具有全光纤结构、输出脉冲窄、峰值功率高、重复频率可调谐的特点,可用于分布式光纤传感系统与种子光源.     

用后向SBS压缩电光调Q Cr∶LiSAF激光脉冲宽度的研究

在抽运能量一定的条件下 ,采用强聚焦短焦距透镜提高焦点处的光功率密度 ,将Cr∶LiSAF电光调Q激光器的输出脉冲聚焦于装有CS2 介质的受激布里渊散射 (SBS)池中 ,实现了宽线宽、多横模Cr∶LiSAF激光脉冲的后向SBS ,并观察到对激光脉宽的有效压缩。     

用后向SBS压缩电光调Q Cr:LiSAF激光脉冲宽度的研究

在抽运能量一定的条件下，采用强聚焦短焦距透镜提高焦点处的光功率密度，将Cr:LiSAF电光调Q激光器的输出脉冲聚焦于装有CS2介质的受激布里渊散射(SBS)池中，实现了宽线宽、多横模Cr:LiSAF激光脉冲的后向SBS，并观察到对激光脉宽的有效压缩。     

环己烷中受激布里渊散射脉宽起伏的实验研究

本文用XeCl准分子激光作为泵浦光源 ,对环己烷中的受激布里渊散射脉宽起伏进行了实验研究 .在脉宽压缩 1 .43倍的同时 ,获得了受激布里渊散射脉宽的起伏为 4.86% ,这一结果优于泵浦光脉宽的起伏     

脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的解析模型与仿真

将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,利用由传感脉冲和经微波调制的预泵浦脉冲组成的阶梯脉冲作调制信号,通过作为探测光的时间有限的预泵浦脉冲1阶边带的瑞利散射与传感脉冲的受激布里渊作用,实现布里渊信号的时域整形,减小非本地效应;通过预泵浦脉冲0阶基带和传感脉冲的受激布里渊作用,实现布里渊信号的谱域整形,有效地解决空间分辨率和测量精度之间的矛盾。利用频域法求解瞬态耦合波方程,建立了阶梯脉冲光在光纤中受激布里渊作用的解析模型。仿真结果表明,当传感脉冲宽度为5 ns、峰值功率为100 mW,预泵浦脉冲宽度为50 ns、峰值功率为16 mW时,在空间分辨率0.5 m内受激布里渊散射增益在0.14 m处达到最大值,然后近似线性下降至0.37 m处,其余位置近似为零;系统布里渊散射谱宽近似为35 MHz,约为传统瑞利布里渊光时域分析系统布里渊谱宽212 MHz的1/6,在相同空间分辨率下提高了频率测量精度。     

掺Yb双包层光纤激光器脉冲压缩的实验研究

对连续和脉冲泵浦掺 Yb双包层光纤激光器的时域特性进行了实验研究。利用光纤中的受激布里渊散射 (SBS)压窄脉宽 ,将脉冲泵浦产生的 10 0μs光脉冲压缩到 ns量级 ,其压缩因子为 2 .0 8× 10 4,并对实验结果进行了定性分析     

K9玻璃与熔石英玻璃中纵向受激布里渊散射的脉宽压缩和能量提取效率

以K9玻璃与熔石英玻璃代替传统的液体或气体作为纵向受激布里渊散射(LSBS)样品,波长1.064μm,脉宽12 ns的单纵模电光调QNd∶YAG激光器作抽运光,实验上以脉宽压缩和后向斯托克斯(Stokes)散射光频移为标志,测到后向斯托克斯散射光线宽和散射光脉宽压缩比。研究了纵向受激布里渊散射样品的长度、抽运光能量大小、材料种类对纵向受激布里渊散射脉宽压缩效应和散射光能量提取效率的影响。实验结果表明,熔石英与K9玻璃的受激布里渊散射发生阈值、饱和阈值、散射光能量提取效率、散射光脉冲波形均相近,K9玻璃可以成为一种更廉价的受激布里渊散射介质。针对170 mm的熔石英玻璃样品,找到了纵向受激布里渊散射的发生阈值、饱和阈值,并得到了较高的散射光能量提取效率,从100 mm的熔石英玻璃中获得了87%的散射光能量提取效率,而从170 mm的熔石英中获得了90%左右的散射光能量提取效率。实验数据拟合的规律曲线印证了数值模拟结果。     

受激布里渊散射主被动混合调Q光纤激光器

基于瑞利散射和受激布里渊散射(RS-SBS)的被动调Q掺铒光纤(EDF)激光器的输出脉冲序列具有重复频率低、脉宽窄、功率高的特点,适合光时域反射(OTDR)系统对脉冲光源的基本要求,但是输出的脉冲序列不够稳定。提出在被动调Q激光腔中插入声光调制器(AOM)构成主被动混合调Q激光器。实验结果证明,这种混合调Q的方法既保持了声光调制器主动调Q激光器输出脉冲序列重复频率低而且稳定的特点,又发挥了瑞利散射和受激布里渊散射被动调Q机制动态速度快、输出脉冲宽度窄的优势。在120~200 mW的抽运功率条件下,得到的脉冲序列重复频率从30 Hz~90 kHz连续可调,脉冲宽度最小可达20 ns,峰值功率最高可达200 W,脉冲重复频率稳定度优于5%,脉冲幅度起伏不大于10%。脉冲峰值功率和脉冲宽度受抽运功率的影响不大,但随着调制频率增加,脉冲峰值功率降低而脉冲宽度加宽。     

180 W单频全光纤激光器

高功率单频光纤激器在相干探测、功率光谱合成等方面具有广泛的应用前景。分析了高功率单频光纤激光器中受激布里渊散射效应的抑制方法,研究了放大级特性对受激布里渊散射效应的影响。采用线宽为70 kHz的单频光纤激光器作为种子源,经两级光纤放大,实现了中心波长1 064.1 nm、线宽70 kHz、最高功率为180 W的单频全光纤激光输出,光-光转换效率71.1%,光束质量Mx2=1.2,My2=1.21。分析了改变放大级特性前后输出功率提升的原因,认为改变放大级的温度分布减小了受激布里渊散射效应的增益系数,提高了输出激光的受激布里渊散射阈值,促使改变放大级温度分布后的输出功率大幅提高。该激光器的输出功率仅受限于泵浦功率,进一步提高泵浦功率,有望实现更高功率的单频光纤激光输出。     

具有脉冲压缩器和相位补偿器的激光系统

随着非线性相位共轭光学的发展,已提出各种形式的相位共轭腔及补偿激光放大器相位畸变的相位共轭镜.在文献[3]实验研究了具有受激布里渊散射(SBS)共轭镜的复合激光系统,采用偏振隔离技术已获得200mJ以上.文献[4]采用普通的毛细管布里渊室,用红宝石激光脉冲作泵浦光,观察到激光脉冲压缩现象.文献[5]用长的锥形毛细管布里渊室实现了较高倍数的激光脉宽压缩.本文把锥形毛细管布里渊散射共轭镜用于[3]中所提出的复合激光系统.