受激布里淵散射相位共軛鏡實(shí)驗(yàn)研究

王大偉 崔宇 楊坤

摘要：本文介紹了受激布里淵散射（SBS）相位共軛鏡和光限幅技術(shù)基本原理及特性，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)畫(huà)出了SBS能量反射率隨入射光能量變化的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)和SBS光限幅能量隨入射光能量變化的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)。

關(guān)鍵詞：受激布里淵散射；光學(xué)相位共軛；光能量

0 引言

受激布里淵散射（SBS）相位共軛技術(shù)是獲得相位共軛光的重要手段，與其它非線(xiàn)性相位共軛技術(shù)相比，SBS相位共軛具有頻移小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高保真度和高反射率的特點(diǎn)，因此利用SBS實(shí)現(xiàn)光學(xué)相位共軛已成為非線(xiàn)性光學(xué)相位共軛領(lǐng)域重要的研究?jī)?nèi)容。

1 實(shí)驗(yàn)基本原理

1.1.SBS相位共軛鏡

光學(xué)相位共軛是指這樣一種技術(shù)：它利用光學(xué)非線(xiàn)性效應(yīng)，使任意光束中的每一個(gè)平面波分量的傳播方向及其在任一處的相位因子發(fā)生反演。產(chǎn)生這樣一種相位共軛波的器件或裝置叫做相位共軛鏡（Phase Conjugating Mirror——PCM）。

SBS相位共軛鏡不僅能夠改善光束質(zhì)量，而且還具有脈沖壓縮、激光組束等特性。

1.2.SBS光限幅原理

當(dāng)入射光能量超過(guò)SBS閾值時(shí)，入射光與布里淵介質(zhì)發(fā)生較強(qiáng)的SBS作用，導(dǎo)致入射光能量迅速地向Stokes光能量轉(zhuǎn)移，進(jìn)而導(dǎo)致SBS光限幅輸出光能量具有非常 “平”的特性。

SBS能量反射率、透射率及透射光能量

入射光的增加先是線(xiàn)性增加，然后隨著入射光能量的增加趨于恒定值，具有良好的光限幅特性。SBS光限幅不僅具有良好的能量限幅特性，而且還具有脈沖波形的限幅特性。

2 實(shí)驗(yàn)儀器與方法

2.1.實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，Nd：YAG調(diào)Q激光器產(chǎn)生的p偏振光經(jīng)1/4波片后變成圓偏振光，并入射到SBS系統(tǒng)中。SBS系統(tǒng)由SBS池和透鏡L組成，入射光首先被透鏡L聚焦到振蕩池中產(chǎn)生SBS作用，并產(chǎn)生Stokes光。偏振片P和1/4波片組成隔離器，防止后向Stokes光進(jìn)入YAG激光器。產(chǎn)生的Stokes光通過(guò)1/4波片后變?yōu)閟偏振光，并被偏振片P反射，發(fā)散的SBS光限幅輸出光經(jīng)過(guò)透鏡L2變?yōu)槠叫泄?。入射光、SBS光限幅輸出光和Stokes光的能量用能量計(jì)ED200探測(cè)，波形用示波器。

2.2.實(shí)驗(yàn)方法與步驟

1.測(cè)出SBS壓縮脈沖波形，并畫(huà)出SBS

能量反射率隨入射光能量變化的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，如圖2所示，黃色曲線(xiàn)為入射光脈沖波形，綠色曲線(xiàn)為Stokes光脈沖波形，從圖中可以看出SBS效應(yīng)有效的壓縮了入射光脈沖，壓縮倍數(shù)約為2-3倍。

如圖3所示為SBS效應(yīng)Stokes光反射率的變化曲線(xiàn)，與圖3（a）相比較可以看出圖像變化規(guī)律與理論基本一致。

2.測(cè)出SBS透射光（光限幅）脈沖波形，畫(huà)出SBS光限幅能量隨入射光能量變化的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，如圖4為SBS透射光脈沖波形，其

中黃色曲線(xiàn)為入射光脈沖，綠色曲線(xiàn)為透射光脈沖波形。可以觀察到透射光脈沖明顯被“削平”了，這既是SBS效應(yīng)透射光脈沖的限幅特性。

如圖5所示為SBS透射光能量的變化曲線(xiàn)，可以觀察到與理論曲線(xiàn)有較大的偏差。分析原因我覺(jué)得可能是受儀器靈敏度和峰值限制，能量太低，未達(dá)到SBS效應(yīng)的閾值，只能看到低能量下的線(xiàn)性透過(guò)部分曲線(xiàn)或已經(jīng)達(dá)到閾值但效果還不明顯。

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