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1、在激光與物質(zhì)相互作用而產(chǎn)生散射的過(guò)程中,受激拉曼散射(SRS)與受激布里淵散射(SBS)共同競(jìng)爭(zhēng)泵浦光的能量,近年來(lái)已經(jīng)成為重要的研究課題。對(duì)于常用液體介質(zhì),在單縱模激光器泵浦時(shí),受激布里淵散射會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì),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(huì)呈指數(shù)形式增長(zhǎng),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(huì)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(duì)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(duì)小拉曼頻移介質(zhì)的前向SRS增益系數(shù)測(cè)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(guò)程,得到了SBS穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)狀況下的振動(dòng)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(guò)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(duì)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(cè)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(shí)空重疊的有效面積和脈寬,通過(guò)簡(jiǎn)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(duì)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(guò)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(jiǎn)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。
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