发展中的受激布里渊散射相位共轭MOPA系统

本文介绍了受激布里渊散射相位共轭MPOA系统的研究现状,重点介绍了近年来开发的几种新的非线性介质及几种典型的代表当今水平的受激布里渊散射相位共轭MOPA系统,并指出其未来发展前景。     

带SBS相位共轭镜的高重复频率高功率激光系统研究进展

受激布里渊散射(SBS)是一种三阶非线性光学效应,SBS相位共轭镜(PCM)是基于SBS的自抽运PCM,能实时补偿放大器和放大光路中的波前畸变,改善激光器的输出光束质量,其应用越来越广泛。简要介绍了SBS-PCM激光系统的基本原理和典型装置,并概述了国内外液体和固体SBS相位共轭技术在高重复频率高功率激光系统中的研究进展,提出带SBS-PCM的高重复频率高功率激光系统有待解决的问题。     

光纤相位共轭镜的研究

受激布里渊散射作为相位共轭的一种手段可以在保证光束质量的前提下有效地提高固体激光的功率.作者系统地介绍了光纤相位共轭的理论以及在这一领域实验研究的进展情况,并对其中的几项关键技术如控制光纤的退偏和单纵模激光器的制作等进行了讨论.     

光纤相位共轭镜的研究

受激布里渊散射作为相位共轭的一种手段可以在保证光束质量的前提下有效地提高固体激光的功率.作者系统地介绍了光纤相位共轭的理论以及在这一领域实验研究的进展情况,并对其中的几项关键技术如控制光纤的退偏和单纵模激光器的制作等进行了讨论.     

LD抽运高重复频率四通放大MOPA系统中的光纤相位共轭研究

报道了利用多模光纤作为相位共轭镜应用于重复频率100Hz。脉宽20ns的电光调Q四通放大LD抽运激光器的实验研究。由于光纤受激布里渊散射(SBS)存在的阈值效应，可以抑止使用平面全反镜的四通放大系统中难以克服的放大级自振荡(SO)和放大自发辐射(ASE)效应．以获得高能量高光束质量的激光输出。实验中在20ns．100Hz和注入光纤能量4．6mJ的情况下获得了4．1mJ的1064nm的基模激光输出。激光光束模式接近TEMoo模．且脉宽被压缩至4．7ns。在使用了光纤相位共轭镜的四通放大技术后，很好地补偿了由板条放大器热效应造成的光斑畸变。输出光斑很好地复原了振荡级输出光斑的光强空间分布。     

受激布里渊散射相位共轭镜在高功率纳秒激光器中的应用进展

受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering, SBS)是一种光学三阶非线性效应,其反射光具有相位共轭特性,在振幅、相位、偏振方面与入射光呈现时间反演关系,并保持与入射光相同的波前。在主振荡功率放大（Master Oscillator Power-Amplifier, MOPA）结构的纳秒激光器中,激光放大器中的热效应及光路中大量的光学元件使传输光束存在严重的波前畸变,在恶化光束质量的同时也限制了功率进一步提升的可能性。在此类激光器中使用基于受激布里渊散射的相位共轭镜(Stimulated Brillouin Scattering Phase Conjugate Mirror, SBS-PCM),使光束往返通过引入严重波前畸变的激光放大器能够实时补偿畸变,从而优化激光器的输出光束质量,并有利于功率的进一步提升,进而促进纳秒激光器向着兼顾高功率和高光束质量的方向发展,因此在高功率纳秒激光器中得到广泛应用。文中首先从理论方面简要介绍了SBS-PCM的基本原理及其相位共轭特性,其次对比了不同SBS-PCM介质的特点及适用范围,概述了国内外机构对SBS-PCM的研究进展及高功率纳秒激光器中SBS-PCM的典型应用情况及发展历程,并最终对SBS-PCM发展趋势进行了展望。     

用CH_4气体SBBS作为相位共轭镜的（Nd，Ce）∶YAG激光谐振腔特性的研究

利用高压ＣＨ４气体中的受激布里渊散射作相位共轭反射镜，组成（Ｎｄ，Ｃｅ）：ＹＡＧ激光腔，获得了６２．７ｍＪ近ＴＥＭ００模的激光脉冲，提出了ＳＢＳ相位共轭谐振腔是由不同腔长的谐振腔叠加的新概念。     

瞬态SBS光纤相位共轭镜的低重复频率运转特性

由于光纤中的声子寿命极短,已有的工作大都采用连续波或长脉冲激光作为泵浦源,所激发的受激布里渊散射(SBS)工作在稳态区。实验研究了采用光纤中的瞬态受激布里渊散射作为位相共轭镜的MOPA(master-oscillator-power-amplifier)系统在低重复频率和不同泵浦能量下的输出特性,并与纯丙酮相位共轭镜进行了对比。结果显示：光纤相位共轭镜对重复运转频率(≤15Hz)的变化不敏感,保真度较高;同时,光纤巾的瞬态SBS也能实现有效的脉宽压缩。这意味着光纤共轭镜在短脉冲区也有着潜在的应用前景,并有望成为短脉冲区液体、气体共轭镜的更好的替代品。     

主振荡功率放大激光器中锥度光纤相位共轭镜的实验研究

锥度光纤作为相位共轭镜具有高反射率、高保真度等优点，将3根自制的、规格不同的锥度光纤相位共轭镜应用在重复频率100Hz，脉宽28ns的激光二极管(LD)抽运的高功率脉冲激光主振荡功率放大器(MOPA)系统中，对其受激布里渊散射(SBS)性能以及锥度区尺寸的影响进行了研究。结果表明，芯径大于400μm的大尺寸锥度光纤可以应用于高功率激光系统中，如选择较长的后端光纤长度以及适当的锥度区规格可获得较高的受激布里渊散射能量反射率和输出能量。在应用总长5．2m，锥度区从φ400μm过渡到φ200μm的锥度光纤时，实验获得了高达85％的受激布里渊散射能量反射率和大于21mJ的双通输出能量，激光脉宽被压缩到17ns，最大峰值功率达到兆瓦量级。     

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.     

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。     

百焦耳级受激布里渊散射相位共轭激光系统

研制了一套输出能量在100 J以上的大能量高功率钕玻璃激光系统。在设计中,对光路排布进行了优化,对系统放大增益进行了数值模拟,采用像传递技术和受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术,提高了激光束的输出质量。Nd:YLF前端输出的单纵模脉冲激光经过两级双程放大和一级助推放大,获得了106 J的能量输出。针对在大口径高能高功率激光系统中应用受激布里渊散射相位共轭镜的要求,设计了一种新型的受激布里渊散射相位共轭镜结构,这种结构克服了传统独立双池的缺点,完全适用于高能高功率激光的双程放大结构。     

利用受激布里渊散射相位共轭镜克服激光棒热效应的实验研究

利用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜(PCM)能克服单棒Nd：YAG的热效应．从而使光束质量提高到衍射极限。对于具有一定的热效应影响的YAG激光棒．采用上作在接近临界稳定区的凹-凸腔作为起始腔．通过对受激布里渊散射相位共轭腔进行优化设计，在抽运能量为10J，重复频率为5Hz时，得到稳定输出的能量为20mJ，脉宽为11．8ns的近衍射极限的高质量激光脉冲。     

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。     

利用SBS相位共轭技术改善固体激光和准分子激光光束质量研究的进展

介绍利用受激布里渊散射 (SBS)相位共轭技术改善固体激光和准分子激光光束质量研究的进展 ,特别介绍近几年来在 SBS介质、压缩脉宽和高能量高功率激光系统研究方面取得的一些新成果 ,并指出其未来发展方向。     

SBS相位共轭腔激光器的调Q效果与起始腔稳定性的关系

从理论上导出了起始腔的稳定性与腔内光学元件的布置及其参数之间的关系 ,实验验证了高衍射损耗的非稳定起始腔有利于提高相位共轭激光器的调 Q效果 ;实验观察了蒸馏水作为 SBS介质时 ,相位共轭激光器的输出特性 ,并与高增益的二硫化碳介质作了相应的比较 ,分析了它们之间差别的产生原因。