受激布里淵散射過程中的受激拉曼散射及其抑制方法研究.pdf

1、在激光與物質(zhì)相互作用而產(chǎn)生散射的過程中，受激拉曼散射（SRS）與受激布里淵散射（SBS）共同競爭泵浦光的能量，近年來已經(jīng)成為重要的研究課題。對于常用液體介質(zhì)，在單縱模激光器泵浦時，受激布里淵散射會在競爭中占據(jù)絕對優(yōu)勢，這是由于受激布里淵散射的穩(wěn)態(tài)增益遠(yuǎn)大于受激拉曼散射的前后向增益，而使得受激拉曼散射被抑制所致。但是隨著泵浦光能量的增加，受激拉曼散射的強(qiáng)度會呈指數(shù)形式增長，而在高功率激光器中由于泵浦功率密度較大，受激拉曼散射成為不能被忽略

2、的因素，這會使得受激布里淵散射的能量反射率下降、泵浦光的光束質(zhì)量變差而可能導(dǎo)致光學(xué)元件損傷。
　　本論文對受激布里淵散射中的受激拉曼散射現(xiàn)象的研究主要以以下步驟進(jìn)行：SBS和SRS的基本概念和經(jīng)典電磁學(xué)理論的分析以及推導(dǎo)；寬帶激光泵浦下，針對小拉曼頻移介質(zhì)的前向SRS增益系數(shù)測量方案的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)；一種有效的SRS抑制方法的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　首先，分別從SBS與SRS的經(jīng)典電磁理論出發(fā)，分析了SBS與SRS在與物質(zhì)相互作用

3、過程，得到了SBS穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)狀況下的振動方程、SRS泵浦光和Stokes光的耦合方程、SRS穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的增益等結(jié)果。
　　然后，根據(jù)理論的結(jié)果，確認(rèn)了從SRS增益系數(shù)入手研究SBS與SRS關(guān)系的方案：以寬帶激光（532nm，Nd:YAG鎖模激光器）作為光源，利用注入介質(zhì)產(chǎn)生的前向SRS經(jīng)過濾光與泵浦光的相互作用（兩束光同軸同向并且脈沖波形峰值重合）對產(chǎn)生的一階Stokes光進(jìn)行放大，最后利用分光法將一階Stokes分離，測量放大前

4、后一階Stokes的光強(qiáng)、泵浦光光強(qiáng)、泵浦光和Stokes光時空重疊的有效面積和脈寬，通過簡化計(jì)算得到該介質(zhì)的SRS增益系數(shù)。并依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比分析了重氟碳系列材料作為SBS介質(zhì)的優(yōu)劣。
　　最后，通過理論分析，設(shè)計(jì)了的能夠抑制SRS的方案，具體做法是在與激光相互作用的介質(zhì)中插入色分離鏡，利用此方法在700MW/cm2的泵浦下，其前向SRS效應(yīng)降低了2.88倍，此方法結(jié)構(gòu)簡單，可以在介質(zhì)中反復(fù)應(yīng)用多次以進(jìn)一步降低其中的SRS現(xiàn)象。