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)象來達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）最簡單有效的方法，已得到廣泛關(guān)注。本文對受激布里淵放

2、大技術(shù)對脈沖波形的控制進行了較為系統(tǒng)的理論與實驗研究，詳細分析了布里淵放大的物理過程，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程抽運場、Stokes場和聲子場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)值計算中，時間上采用隱式有限差分法、空間上采用后向差分法，對耦合波方程組進行離散化，該計算方法收斂速

3、度快，時間步長取值不受空間步長的限制，計算速度快。編制了用于模擬布里淵放利用以上數(shù)值計算程序首先對單布里淵放大池結(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)對放大光脈沖的前沿時長、前后沿時長比、脈沖寬度等的影響，并對能量提取效率進行了分析，研究表明：相遇時間是控制放大光脈沖波形最重要的參數(shù)，抽運光與種子光的延遲時間、放大池池長以及抽運光

4、脈沖寬度都影響著相遇時間；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)律進行了實驗研究，并與理論計算進行了比較與分析。實驗研究結(jié)果同樣證明：調(diào)節(jié)相遇時間可以方便地控制脈沖波形，脈沖前沿隨著相遇時間的增加而增長，對于陡前沿的Stokes種子光，相遇時間應(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)律與實驗結(jié)果的變化趨勢相符。
　　在單布里淵放大池放大研究的基礎(chǔ)上，對提出的雙布里淵放大池放大結(jié)構(gòu)進行了數(shù)值模擬與實驗研究，并進行了比較。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脈沖波形、特別是脈沖前沿的微調(diào)。相遇時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)脈沖波形的最簡單有效的方法，池間距很短時，修整放大池的作用只是相當(dāng)于增加了主放大池池長，池間距較大時，修整放大池真正起到微調(diào)脈沖前沿的作用；相遇時間越長、抽運光能量越高、修整放大池池長越長，放大光脈沖前沿的可控范圍越大。理論模擬的規(guī)律與實驗結(jié)果的變化趨勢相符。最后，根據(jù)對單布里淵放大池結(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)計方法。對于陡前沿Stokes種子光，針對不同的需要，提出了抽運光與種子光延遲時間、