受激布里淵散射Stokes波形特性研究.pdf

1、受激布里淵散射(Stimulated Brillouin Scattering)是獲得光學(xué)相位共軛光的一種重要手段，具有自泵浦、及實(shí)時(shí)地產(chǎn)生相位共軛波特點(diǎn)。本文基于受激布里淵散射(SBS)相位共軛技術(shù)，結(jié)合對(duì)海洋有高透射率藍(lán)綠光(波長(zhǎng)532ns)脈沖激光系統(tǒng)，提出了基于受激布里淵散射原理實(shí)現(xiàn)水下物體探測(cè)方法。通過(guò)對(duì)SBS過(guò)程Stokes波形特性規(guī)律的研究，在理論上探索利用SBS實(shí)現(xiàn)物體位置探測(cè)的可行性。本研究對(duì)發(fā)展受激布里淵散射理論及實(shí)

2、際應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義。 本文由受激布里淵散射過(guò)程泵浦場(chǎng)、斯托克斯場(chǎng)和聲子場(chǎng)相互作用的耦合波方程組，建立了包含受激布里淵散射噪聲起源的理論模型，接著建立了用于數(shù)值計(jì)算的單池SBS的物理模型；從描述SBS過(guò)程的耦合波方程出發(fā)，給出了描述單池SBS過(guò)程的物理模型。在時(shí)間上使用隱式有限差分法，在空間上使用后向差分法，建立了耦合波方程組的差分格式，建立了SBS數(shù)值計(jì)算模型，編制了用于模擬單池SBS脈沖波形的數(shù)值計(jì)算程序。 根據(jù)

3、建立的數(shù)值計(jì)算模型，引入峰值功率反射率、峰峰間隔、峰值比、調(diào)制深度、上升沿時(shí)間等參量，來(lái)描述SBS過(guò)程中Stokes波形特性。通過(guò)數(shù)值計(jì)算，理論分析了布里淵介質(zhì)水中SBS過(guò)程中Stokes波形變化規(guī)律，獲得了各波形特性參量依賴泵浦參數(shù)(泵浦峰值功率、泵浦脈寬)、介質(zhì)參數(shù)(增益系數(shù)、聲子壽命)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(聚焦透鏡焦距、介質(zhì)池長(zhǎng))等的變化規(guī)律，并深入探討了上述各種參量影響波形特性的深層物理原因。通過(guò)對(duì)受激布里淵散射Stokes脈沖波形變化規(guī)

4、律進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)增大介質(zhì)池長(zhǎng)和泵浦脈寬，適當(dāng)選擇焦距、泵浦能量、增益系數(shù)、聲子壽命等參量，以便得到較高的峰值功率反射率和更好的響應(yīng)特性。 根據(jù)所建立的數(shù)值模型，研究了光纖中受激布里淵散射Stokes光脈沖波形。引入峰值功率反射率、脈寬壓縮比、調(diào)制深度、上升沿時(shí)間等參量，來(lái)描述光纖中SBS過(guò)程中Stokes波形變化特性。通過(guò)對(duì)受激布里淵散射Stokes脈沖波形變化規(guī)律進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)增大泵浦脈寬、增加泵浦能量，選擇增益系數(shù)大、聲子壽