受激布里淵放大脈沖波形控制的研究.pdf

1、光學(xué)相位共軛（Optical Phase Conjugation―PCM）是指利用某種光學(xué)非線性現(xiàn)象來(lái)達(dá)到光波的傳播方向及各處的相位因子的準(zhǔn)確反轉(zhuǎn)，具有自然矯正傳輸介質(zhì)干擾、在后向輸出端再現(xiàn)輸入波前品質(zhì)的特性；而受激布里淵散射（Stimulated Brillouin Scattering―SBS）技術(shù)是迄今為止產(chǎn)生后向相位共軛波（Phase Conjugate Waves―PCWs）最簡(jiǎn)單有效的方法，已得到廣泛關(guān)注。本文對(duì)受激布里淵放

2、大技術(shù)對(duì)脈沖波形的控制進(jìn)行了較為系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究，詳細(xì)分析了布里淵放大的物理過(guò)程，提出了利用主放大池與修整放大池相結(jié)合的新方案來(lái)控制脈沖波形、特別是脈沖前沿，得到了脈沖波形隨各首先從受激布里淵散射過(guò)程抽運(yùn)場(chǎng)、Stokes場(chǎng)和聲子場(chǎng)相互作用的耦合波方程組出發(fā)，建立了受激布里淵放大的系統(tǒng)模型，其中包括單放大池放大與雙放大池放大兩種結(jié)構(gòu)；數(shù)值計(jì)算中，時(shí)間上采用隱式有限差分法、空間上采用后向差分法，對(duì)耦合波方程組進(jìn)行離散化，該計(jì)算方法收斂速

3、度快，時(shí)間步長(zhǎng)取值不受空間步長(zhǎng)的限制，計(jì)算速度快。編制了用于模擬布里淵放利用以上數(shù)值計(jì)算程序首先對(duì)單布里淵放大池結(jié)構(gòu)的放大光脈沖波形隨各種參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬，特別研究了利用單布里淵放大池放大獲得與抽運(yùn)光脈沖波形保真的放大光。研究中著重于各種物理參數(shù)對(duì)放大光脈沖的前沿時(shí)長(zhǎng)、前后沿時(shí)長(zhǎng)比、脈沖寬度等的影響，并對(duì)能量提取效率進(jìn)行了分析，研究表明：相遇時(shí)間是控制放大光脈沖波形最重要的參數(shù)，抽運(yùn)光與種子光的延遲時(shí)間、放大池池長(zhǎng)以及抽運(yùn)光

4、脈沖寬度都影響著相遇時(shí)間；單布里淵放大池結(jié)構(gòu)可以方便的控制脈沖波形，尤其是得到高脈沖波形保真度的放大光。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)單布里淵放大池放大脈沖波形隨系統(tǒng)各參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并與理論計(jì)算進(jìn)行了比較與分析。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果同樣證明：調(diào)節(jié)相遇時(shí)間可以方便地控制脈沖波形，脈沖前沿隨著相遇時(shí)間的增加而增長(zhǎng)，對(duì)于陡前沿的Stokes種子光，相遇時(shí)間應(yīng)較大，使得放大池中Stokes種子光脈沖后沿得到放大，脈沖峰后移，放大光脈沖前沿變緩。理

5、論模擬的規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)相符。
　　在單布里淵放大池放大研究的基礎(chǔ)上，對(duì)提出的雙布里淵放大池放大結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，并進(jìn)行了比較。研究表明，與單放大池結(jié)構(gòu)相比，主放大池與修整放大池相結(jié)合的雙布里淵放大池結(jié)構(gòu)可以更精確地控制脈沖波形，其中主放大池中完成脈沖波形的整體控制，而修整放大池中完成對(duì)脈沖波形、特別是脈沖前沿的微調(diào)。相遇時(shí)間是控制放大光脈沖整體波形的最重要的參數(shù)之一；而調(diào)節(jié)主放大池與修整放大池之間的距離（池間

6、距）是微調(diào)脈沖波形的最簡(jiǎn)單有效的方法，池間距很短時(shí)，修整放大池的作用只是相當(dāng)于增加了主放大池池長(zhǎng)，池間距較大時(shí)，修整放大池真正起到微調(diào)脈沖前沿的作用；相遇時(shí)間越長(zhǎng)、抽運(yùn)光能量越高、修整放大池池長(zhǎng)越長(zhǎng)，放大光脈沖前沿的可控范圍越大。理論模擬的規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)相符。最后，根據(jù)對(duì)單布里淵放大池結(jié)構(gòu)與雙放大池結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果，提出布里淵放大脈沖波形控制的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于陡前沿Stokes種子光，針對(duì)不同的需要，提出了抽運(yùn)光與種子光延遲時(shí)間、