布里渊放大修正陡前沿Stokes脉冲波形

研究了受激布里渊散射(SBS)放大池中．通过改变抽运光与Stokes种子光脉冲的延时．改变它们在池中的相遇位置．实现抽运光对陡前沿种子光脉冲不同部位的选择性放大．从而修正Stokes脉冲波形。理论和实验研究了Stokes光脉宽、脉冲波形前后沿时长比以及能量提取效率等参数随相遇时间的变化规律．在相遇时间2．5ns时，理论得到前后沿时长比为1，能量提取效率80%以上的Stokes放大光脉冲波形．理论和实验符合较好。     

受激布里渊散射光限幅时域脉冲波形的研究进展

详细介绍了基于受激布里渊散射（SBS）光限幅原理的时域脉冲波形的研究进展．分析了一次SBS光限幅、种子场诱导的SBS光限幅和2次SBS光限幅的时域脉冲波形．1次SBS光限幅时域脉冲波形前沿出尖峰后边是平台;种子场诱导的SBS光限幅时域平顶脉冲波形类似于平顶;2次SBS光限幅时域脉冲波形是平顶．SBS光限幅时域平顶脉冲波形的获得对SBS的应用研究开辟了新的领域．     

利用两级受激布里渊散射获得皮秒激光脉冲

理论采用一维瞬态理论模型,包含抽运耗空的影响.实验采用两级布里渊结构压缩8ns的Nd:YAG激光,研究了基频光和倍频光的SBS压缩过程.实验中采用CCl4作为SBS介质,经第一级双池SBS压缩后,获得了1.5ns左右的Stokes脉冲;第二级采用单池SBS压缩,分别使用基频光和倍频光作为抽运光,获得最短为60 ps的Stokes脉冲.实验证明在一定条件下,利用SBS压缩脉宽可以获得比介质的声子寿命更短的脉冲.数值模拟结果与实验结果比较基本符合.     

电子束激发KrF激光器ASHURA高效前向拉曼脉冲压缩系统的研制

研制了一种能量倍增的简单方法。此法使用多路前向拉曼放大器。通过多路放大,可能将几乎所有能量从长脉宽抽运脉冲转换到几束窄Stokes脉冲中。此法的演示实验已使用窄脉冲Stokes发生器、前向拉曼前置放大器和前向拉曼脉冲压缩器进行。抽运光是电子束激发KrF激光系统ASHURA连续输出脉冲之一。窄Stokes脉冲在充满甲烷和氢气气体混合物作为拉曼散射介质的Stokes发生器中产生。Stokes脉冲由拉曼前置放大器放大到抽运强度的近一半,前置放大器也充满同样的混合散射介质。拉曼脉冲压缩器是—总拉曼增益为10的5路放大器。在最近的实验中,通过70％抽运能量的拉曼转换,输出Stokes脉冲增大到3．2倍抽运强度。输出Stokes脉冲波形类似初始Stokes光的窄脉冲。     

利用混合介质提高双池SBS系统性能的研究

双池SBS系统由振荡池和放大池两部分组成．振荡池中产生的Stokes种子光进入放大池，与抽运光作用，产生强的放大，Stokes脉冲宽度变窄，能量转换效率提高．以往人们在振荡池和放大池中使用同一种介质，其目的是为了确保Stokes种子和抽运光的频差恰为布里渊频移．但是，当振荡池和放大池中使用同一种介质时，有时受到介质的吸收系数、增益系数、声子寿命和光学击穿阈值等的限制．     

大口径锥度光纤SBS种子注入的熔石英棒布里渊放大器特性

使用重复频率为400 Hz的Nd∶YAG单纵模主振荡器功率放大(MOPA)激光器作为光源,大口径锥度光纤作为受激布里渊散射(SBS)种子池产生SBS种子光,固体熔石英棒作为SBS放大池,对反向注入的SBS种子光在熔石英棒中呈现不同增益,也即不同抽运功率条件下的布里渊放大行为从功率、时间和空间三个大的方面进行了详细的实验研究,包括放大的SBS输出功率、注入SBS种子光放大倍率、总的SBS反射率、熔石英棒布里渊放大器提取效率以及脉冲宽度和光束质量随SBS种子注入功率的变化情况等。获得了最高输出15.5 W的放大SBS输出、70倍的SBS种子光放大倍率、大于50%的总反射率以及52%的能量提取效率;观察到脉冲展宽以及布里渊放大器中的增益导引两种现象。实验结果表明,在小信号SBS种子光和大信号SBS种子光注入情况下,熔石英棒布里渊放大器具有不同的放大特性。另外,在实验过程中还发现,SBS种子光和抽运光的空间重合程度以及熔石英棒中抽运功率密度的大小是影响SBS放大输出功率的两个重要方面。     

SBS系统中获得高保真脉冲波形

受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜(PCM)技术可以改善高功率激光器光束质量，并降低对光学材料和元件加工精度的要求，因而在ICF激光驱动器的研究中受到关注．为了适于ICF激光系统的应用，SBS脉冲必须与入射抽运光脉冲有高的波形保真度．但是，普通SBS系统中由于阈值效应只能得到陡前沿的压缩Stokes脉冲．     

基于氢气填充空芯光子晶体光纤的全光纤型气体拉曼光源特性

理论和实验研究了调Q光纤激光脉冲抽运基于氢气填充空芯光子晶体光纤气体腔的全光纤型气体拉曼光源的特性。抽运光脉冲波长为1064.7nm时,产生的Stokes频移光波长为1135.7nm。理论和实验结果均表明,产生的Stokes频移光脉冲宽度远小于抽运光脉冲,并且,Stokes频移光脉冲宽度随抽运光脉冲能量的提升而增加。此外,减小抽运光脉冲宽度,可以降低拉曼阈值抽运能量、提高Stokes频移光的转换效率。在重复频率为5kHz、脉冲宽度为125ns的调Q光纤激光脉冲抽运下,实验测得拉曼阈值抽运能量和拉曼阈值点处转换效率分别为2.13μJ和9.82%。     

种子光与抽运光交角对布里渊放大的影响

实验研究了在不同的Stokes种子光与抽运光能量比条件下 ,布里渊放大池中能量提取效率、种子光放大率、种子光脉宽压缩率和抽运光脉宽压缩率随Stokes种子与抽运光交角的变化规律 ,在种子光与抽运光的夹角为 1～ 2mrad时 ,提取效率、种子光放大率、种子光脉宽压缩和抽运光脉宽压缩率变化很小 ,Stokes种子光与抽运光有 1～ 2mrad的调偏角度     

两级串级拉曼放大器

分布式拉曼放大器利用传输光纤作为增益介质可以边传输边放大,有效地提高系统性能.传统的分布式拉曼放大器通常是把频差落在拉曼峰值附近的信号光和抽运光同时注入光纤中,使信号光在抽运光的一级Stokes波位置被放大.但是拉曼放大阈值一般很高,通常需要抽运光功率达到瓦量级.根据受激拉曼散射的频移规律,K.C.Byron提出一种两级的串级拉曼放大器结构,就是使信号光在抽运光二级Stokes波的位置被放大,同时在一级Stokes波的位置注入一小的功率,就可以获得较大的增益,从而有效的降低直接抽运光的功率. K.C.Byron使用的是信号光和两个抽运光同向传输的抽运方式.本文分析了基于这种串级拉曼放大思想的另外两种抽运方式,并对三种抽运方式作了比较,通过使用四阶龙格-库塔方法,求出了信号光和抽运光的耦合方程的数值解,模拟了相同入射功率下,不同抽运方式下信号光在长80 km的通信光纤中的放大特性.同时求出了获得相同增益各自所需的功率.(PB1)     

增益型受激布里渊相移谱宽范围功率特性

相移谱的功率依赖特性对矢量布里渊光时域分析系统的优化设计具有重要意义。对增益型受激布里渊散射（SBS）相移谱进行了建模分析；搭建了外差pump-Stokes系统，在5~90 mW泵浦光功率和5 W~9 mW斯托克斯光功率范围内测量了400 m标准单模光纤的增益型SBS相移谱；分析了Stokes光功率影响增益型SBS相移的机理。结果表明:当固定Stokes光功率时，增益型SBS相移范围与泵浦光功率成良好线性关系；因泵浦耗尽作用的影响，导致当Stokes光功率由5 W上升至8 mW时，增益型SBS相移范围的泵浦光功率灵敏度由1.448（）/mW下降至1.156（）/mW。根据理论和实验结果，对增益型VBOTDA系统进行了优化设计分析，为其在长距离和高精度传感领域的发展奠定了基础。     

单频大功率光纤放大器中抑制受激布里渊散射的理论分析

对单频大功率光纤放大器中的受激布里渊散射(SBS)抑制问题进行了分析和模拟。建立了双包层光纤放大器的含有受激布里渊散射效应的传输方程组,并考虑了温度差对受激布里渊增益系数的影响。通过数值求解方程组研究了前向、后向和双向抽运方式下,抽运功率、对流系数、光纤长度和斯托克斯频率偏移对受激布里渊散射增益的影响。在抽运功率、对流系数和光纤长度均相同的条件下,后向抽运方式的受激布里渊增益最小;对流系数或光纤长度的减少会降低受激布里渊增益。计算了总抽运功率为1kW,三段抽运方式下的受激布里渊增益,其结果远远大于增益阈值。因此,设计单频大功率光纤放大器宜采用后向抽运方式,尽量减小光纤外表面空气的对流速度以增加温度差,同时应该尽量缩短光纤长度。     

Physical mechanism of "slow light" in stimulated Brillouin scattering

We show from analytical analysis of the basic stimulated Brillouin scattering (SBS) equations in the time domain that the SBS amplification process does not amplify an external Stokes pulse and therefore cannot induce group delay of the Stokes pulse as claimed in the literature. Rather, the delayed output Stokes pulse is the pump radiation reflected by the induced acoustic wave, the amplitude of which determines the rate of the amplification process and time delay of the pulse. The latter is predominantly a consequence of the SBS buildup process determined by the inertia of the acoustic wave excitation. Analytical solutions of the SBS equations in the frequency domain show that spectral broadening of the pump radiation leads to only negligible broadening of the SBS spectral bandwidth and so does not provide an effective means to achieve broadband pulse delay.     

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。     

Experimental study of stimulated Brillouin scattering by broad-bandpumping

A XeCl laser system has been used to investigate stimulated Brillouin scattering (SBS) cyclohexane and methanol with laser radiation of spectral width Δν_p much larger than the bandwidth of the excited acoustic wave Δν_a. The reflectivity and the phase conjugation (PC) fidelity of the SBS reflector versus pump intensity and bandwidth have been measured. It is shown experimentally that the PC fidelity and the reflectivity are strongly dependent on the pump spectral width and intensity. However, the experimental results show that the use of a liquid SBS reflector is still effective for correcting the spatial aberrations of laser radiation with Δν _p≃30 Δν_a in a double-pass amplifier     

Polarization properties of stimulated Brillouin scattering insingle-mode fibers

The polarization properties of stimulated brillouin scattering (SBS) in low birefringent optical fibers were evaluated using Stokes calculus. It was found that the Brillouin gain for orthogonally polarized pump and probe wave is half (in dB) of the gain for identical polarization, and not equal as often mentioned in literature. Therefore the polarization factor is K=1_1/2 for complete polarization scrambling, and not K=2. The spontaneous SBS has the same state of polarization as the pump, and its degree of polarization is 33.3% for low pump powers and near 100% for high pump powers. The experimental results agree very well with the calculations     

锥度光纤受激布里渊散射相位共轭特性的参数优化

对光纤中受激布里渊散射(SBS)的耦合波方程进行了合理的近似和简化,在瞬态SBS过程的耦合波方程的基础上,构建了数值计算的模型。特别是对变芯径锥度光纤中的SBS耦合波方程进行数值求解,得到了受激散射过程中抽运光和斯托克斯光的功率在传播过程中的变化规律,并比较了光纤参数对SBS的影响,优化了锥度光纤作为高功率高重复频率激光二极管抽运固体激光器中的相位共轭镜应用中的参数,为其在改善光束质量中的应用提供了系统的参数优化规律。此外,将模拟数据与实验数据进行对比,验证了模型的合理性。     

脉冲光布里渊散射信号的拉曼放大研究

实验研究了前向拉曼泵浦方式下脉冲信号光产生的自发布里渊散射信号和受激布里渊散射(SBS)信号的拉曼放大规律。拉曼泵浦放大自发布里渊散射信号时,随泵浦功率增大会出现SBS现象,对散射信号的放大由拉曼放大和布里渊放大两部分引起,因此增益较大,当拉曼泵浦功率为1 000 mW时Stokes光增益可达54 dB。拉曼泵浦放大SBS信号时,放大过程中只存在拉曼放大。且当泵浦功率增大至600 mW时,会引起多级布里渊散射,致使一级Stokes和泵浦能量会转移到下一级布里渊散射,一级Stokes光增益饱和并下降。     

光纤拉曼放大器中级联的前向受激布里渊散射

研究了前向抽运和背向抽运方式下S波段分布式光纤拉曼放大器(FRA)中级联的受激布里渊散射(SBS)现象。用窄光谱带宽(<100MHz)的可调谐LD作为信号源,通过S波段分布式FRA,当被放大的信号功率超过单模光纤SBS的阈值时,出现了前向SBS。随着FRA抽运功率的提高,在斯托克斯区,出现了级联的SBS线,信号的功率转换为SBS功率,在实验中观测到偶数阶的SBS谱线功率大于奇数阶的Brillouin Rayleigh散射线。当进一步增加FRA的抽运功率,其增益下,噪声变大,SBS的串扰破坏了FRA特性,使其无法在密集波分复用(DWDM)光纤传输系统中使用,因此需要严格地控制入纤的信号功率和FRA抽运功率。在实验中还观测到在FRA中被放大的信号光和SBS线两侧的伴线。     

A model for diffraction-limited high-power multimode fiberamplifiers using seeded stimulated Brillouin scattering phaseconjugation

Diffraction-limited polarized stimulated Brillouin scattering (SBS) Stokes output from a multimode fiber is possible when the Stokes beam is the phase conjugate of diffraction-limited polarized pump light from a narrow-band master oscillator. Net amplification can be obtained by interposing a gain medium, such as a fiber amplifier between the master oscillator and the region of SBS generation. This paper proposes and studies numerically a model which describes the space-time dynamics of SBS generation, including phase conjugation, attenuation, phonon decay, thermal noise, inhomogeneous broadening, and amplifier gain. Noise reduction and phase locking are obtained by seeding the low-power end of the fiber at the Stokes frequency. Simulations are described for the case of 1.064 μm light amplification in a dual-clad Yb-doped multimode fiber amplifier