超瞬態(tài)受激布里淵放大研究.pdf

1、高能量的皮秒脈沖有很多重要的應(yīng)用，如用作激光慣性約束聚變的快點(diǎn)火激光。為獲得高能量皮秒脈沖，傳統(tǒng)方法是利用激光放大器等對(duì)皮秒的激光脈沖放大。這些方法有造價(jià)高，效率低等缺點(diǎn)。本文采用受激布里淵散射（SBS）的方法，探索利用納秒級(jí)的抽運(yùn)光放大小于介質(zhì)超聲振蕩周期（超瞬態(tài) SBS情況）的皮秒脈沖的布里淵放大從而獲得高能量皮秒脈沖的可能性。
　　首先從描述受激布里淵散射過程的耦合波方程出發(fā)，建立起描述超瞬態(tài)布里淵放大過程（保留聲波場(chǎng)二階時(shí)

2、間微分項(xiàng)）的理論模型，并在此基礎(chǔ)上建立了數(shù)值模型。
　　理論上對(duì)超瞬態(tài)情況下的布里淵放大過程進(jìn)行了詳細(xì)的研究。數(shù)值模擬了種子光和抽運(yùn)光相遇位置、抽運(yùn)光參數(shù)、種子光參數(shù)、介質(zhì)參數(shù)和放大池池長等參數(shù)對(duì)超瞬態(tài)布里淵放大的能量放大特性和脈寬變化特性的影響。
　　通過兩級(jí) SBS脈沖壓縮的方法得到符合超瞬態(tài)布里淵放大要求的種子光。實(shí)驗(yàn)研究了聚焦透鏡、抽運(yùn)光能量、介質(zhì)對(duì)短脈沖壓縮的影響。獲得了SBS的能量反射率和SBS脈沖在不同壓縮介質(zhì)

3、中，隨抽運(yùn)光能量和聚焦透鏡變化的規(guī)律。當(dāng)采用FC-75時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得最短的SBS脈沖為153ps，統(tǒng)計(jì)脈寬為178±12ps，小于 FC-75的1/4的超聲振蕩周期(186ps)。當(dāng) FC-72為SBS壓縮介質(zhì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得最短的SBS脈沖為163ps,統(tǒng)計(jì)脈寬為191±25ps，小于 FC-72的1/4的超聲振蕩周期（225ps）。此結(jié)果小于 Iavor Velchev提出的壓縮極限。
　　實(shí)驗(yàn)研究了納秒脈沖對(duì)小于介質(zhì)1/4超聲振蕩

4、周期的皮秒 Stokes種子光脈沖的超瞬態(tài)布里淵放大過程。獲得了抽運(yùn)光、種子光、介質(zhì)和結(jié)構(gòu)等參數(shù)對(duì)超瞬態(tài)放大的影響規(guī)律。超瞬態(tài)布里淵放大的實(shí)驗(yàn)的研究未見報(bào)道。將實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果的變化趨勢(shì)一致。
　　實(shí)驗(yàn)和理論研究結(jié)果表明當(dāng)種子光和抽運(yùn)光峰峰相遇點(diǎn)位于放大池中間有利于獲得高能量的短脈沖。在高的抽運(yùn)光功率密度（>100MW/cm2）下,抽運(yùn)光和種子光的峰值相遇點(diǎn)在從池中間向抽運(yùn)光的注入端的靠近的過程

5、中，能量提取效率稍稍減小后又變大。也就是說，能量提取效率隨相遇時(shí)間的變化的曲線出現(xiàn)了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)規(guī)律與以前人們的已有的其他條件的結(jié)果不同。抽運(yùn)光強(qiáng)度越高、脈寬越大，種子光強(qiáng)度越高、脈寬越窄，介質(zhì)增益越大，聲子壽命越小對(duì)獲得高能量的短脈沖越有利。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在利用納秒脈沖對(duì)脈寬小于布里淵介質(zhì)超聲振蕩周期的皮秒種子光的超瞬態(tài)布里淵放大過程中，種子光可以有效地提取抽運(yùn)光能量，種子光能量可以得到有效的放大。但放大后的Stokes光