受激布里渊散射光束空间光强分布的CCD检测

将波长1064nm,脉冲宽度8ns的Nd:YAG激光脉冲聚焦到FC-72介质池中,利用CCD对后向受激布里渊散射(SBS)光斑进行检测,并利用数字图像处理技术对图像进行分析,以获得SBS光斑的空间光强分布和变化规律。利用MATLAB的图像处理工具箱对激光光斑的原始CCD图像进行去噪,并使用Origin软件的曲线拟合和FFT平滑功能对光强分布曲线进行平滑处理。结果表明,进行图像处理后的原图像噪声被有效地抑制和消除,光强分布曲线较为平滑。在入射光束为基模高斯光束的条件下,随着入射光能量增大,受激布里渊散射光斑的空间光强分布由近高斯型转变为高斯型。     

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。     

受激布里渊散射的空间光限幅效应的数值研究

采用布里渊噪声起源模型求解受激布里渊散射瞬态耦合波方程,数值模拟了截面光强为高斯分布的光束通过布里渊介质后的光强分布。结果表明,透射光束截面光强呈现出近似平顶的超高斯分布,光强峰值被限制,显示出受激布里渊散射的空间光限幅效应。当改变相互作用长度或者介质增益系数,即可以改变受激布里渊散射的产生阈值,进而改变输出脉冲空间限幅的幅值。     

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。     

受激布里渊散射的阈值效应

本文讨论了受激布里渊散射的阈值效应对后向受激散射光（泵浦光的相位共轭波）线宽、发射角、脉宽、能量集中度的影响,利用其阈值效应可以获得一个面积尽量小的共轭光斑。     

提高受激布里渊散射阈值的研究与实现

通过增大入射光线宽来提高光传输系统中的受激布里渊散射的阈值光功率。首先在理论上分析通过改变直接电流调制和电吸收调制器的调制电流能增大入射光线宽,从而得出可以采用这两种方法来增大受激布里渊散射的阈值光功率;然后通过实验验证了其效果。实验结果显示,通过改变直接电流调制和电吸收调制器的调制电流,使受激布里渊散射的阈值光功率增大了约5dB。因此可以采用这两种方法来提高受激布里渊散射的阈值。     

熔石英棒和光纤构成的新型复合型相位共轭镜

提出一种使用熔石英棒和光纤构成的新型复合型相位共轭装置,并在实验中得以实现.这种组合将具有高的激光损伤阈值的大直径熔石英棒和具有较低的受激布里渊散射(SBS)阈值的光纤结合在一起,构成了振荡-放大形式的双池式受激布里渊散射结构,使得从光纤受激布里渊散射反射的斯托克斯光注入到熔石英介质中形成了强迫受激布里渊散射过程.在这种机制下,该复合型相位共轭镜较之单块熔石英棒、单根光纤或组合芯径光纤这三种形式的相位共轭镜,具有更低的受激布里渊散射阈值和更高的受激布里渊散射反射率,而且可以在较高的输入功率下运行.实验中将其用于高重复频率高功率的激光二极管(LD)抽运激光主振荡放大(MOPA)系统中,在100 Hz重复频率下获得了42.05%的反射率,并且获得了很好的光束质量,光束质量因子M2值从输入光束的3减少到1.6,反射光斑稳定.在400 Hz下光束质量因子M2值达到1.7.     

受激布里渊散射与激光雷达

1受激布里渊散射阈值 受激布里渊散射的阈值是受激布里渊散射研究中的重要问题.在以往的定义中使利用了一个经验公式,理论不够严格.该定义中含有材料的长度,即,对于同一种材料,长度不同时稳态受激布里渊散射的阈值不同,这显然是不合理的.而在实验测量方面,通常是测量背向散射的强度,当其达到入射光强度的2%,5%或10%时,即认为此时的入射光强度为受激布里渊散射的阈值.这种测量方法因人而异.缺乏统一的标准.另外,在阈值附近,受激布里渊散射非常不稳定,涨落极大,这使得测量精度很低.     

高峰值功率脉冲激光的光纤传能特性

实验研究了光纤传输调Q Nd:YAG高功率脉冲激光特性,包括光纤的传输效率、输出光束特性、输出光斑能量分布以及激光诱导损伤特性.得出的主要结论为:光纤传输高峰值功率激光引起受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)的产生是导致传输效率下降的主要原因;光纤输出光束束腰位置为输出端面,发散角略大于入射角,光束质量下降,输出光束截面光斑能量分布"匀化":光纤的端面激光损伤限制了传输激光功率的提高,其主要损伤相貌分为一坑状损伤、熔融损伤和溅射损伤,实验得出光纤端面的激光零损伤概率阈值功率密度为3.85 GW/cm2.     

介质化学纯度影响受激布里渊散射的实验研究

选用对532 nm绿光吸收很弱的氯化铜甲醇溶液(氯化铜为掺杂物质)作散射介质,实验研究了不同掺杂浓度的甲醇溶液所产生的后向受激布里渊散射光的远场光斑大小、脉冲波形、相对能量的差异,分析讨论了介质化学纯度对后向受激布里渊散射光的影响.     

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。     

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。     

Backward optical parametric oscillators and amplifiers

Degenerate backward optical parametric oscillators and amplifiers have been considered, for the first time, to the best of our knowledge. When the pump intensity is four times the threshold pump intensity, the conversion efficiency reaches a maximum value. On the other hand, for nondegenerate optical parametric oscillators, the conversion efficiency always increases as the pump intensity increases. This behavior is different from those for forward optical parametric oscillators. In either configuration, the oscillation can occur without an external feedback. There is, however, a distributed feedback provided through the opposite propagation directions of the signal and idler. The threshold pump intensities for the oscillators can be achieved by the lasers currently available based on quasi-phase matching in several structures. As the input intensity for the backward parametric wave increases, the gain for this wave decreases dramatically if the pump intensity is on the order of the threshold or higher. When the input intensity is much larger than the threshold pump intensity, there is almost no gain regardless of the level of the pump intensity     

Transient transverse stimulated Brillouin scattering with abroad-band pump

The threshold for stimulated Brillouin scattering (SBS), which can damage optical components and be an energy loss mechanism in high-power pulsed laser systems, can be increased by using a broadband laser or by segmenting the aperture in order to limit the interaction length. A theoretical model of transient broadband SBS is developed. The authors start by considering the case of transient SBS with a monochromatic pump and find the effective interaction length for a pump pulse of a given duration. Using this interaction length, they derive expressions for the threshold intensity and for the window size required to avoid SBS with a pulse of given power and duration. They compute the steady-state gain and threshold intensity as a function of bandwidth for a multimode laser with large mode spacing     

Effect of stimulated Brillouin scattering on distributederbium-doped fiber amplifier

Stimulated Brillouin scattering (SBS) causes backward scattering of the pump light and this in turn causes a reduction in the gain of a distributed erbium-doped fiber amplifier (DEDFA). A theoretical analysis of the influence of SBS on a DEDFA and illustrative numerical results are presented. It is shown that there exists a threshold value of pump laser linewidth: when the pump laser linewidth is smaller than this threshold value the gain of the DEDFA is reduced greatly. This analysis and the results presented facilitate the design and optimization of DEDFAs     

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     

基于高非线性光纤中SBS效应的慢光系统

实验研究了高非线性光纤(HNLF)中受激布里渊散射(SBS)的阈值、增益谱、放大特性及其慢光特性,并与普通单模光纤(SMF)进行了对比分析。测量实验表明,HNLF在线宽100MHz的泵浦激光作用下,SBS的阈值为60mW,增益带宽为150MHz,获得的最大慢光延迟量将近15ns,延迟谱与增益谱较好对应。对基于SBS的未来全光通信系统中的高性能光延迟线或全光缓存器具有重要的参考价值。