超瞬態(tài)受激布里淵放大研究.pdf

1、高能量的皮秒脈沖有很多重要的應(yīng)用，如用作激光慣性約束聚變的快點火激光。為獲得高能量皮秒脈沖，傳統(tǒng)方法是利用激光放大器等對皮秒的激光脈沖放大。這些方法有造價高，效率低等缺點。本文采用受激布里淵散射（SBS）的方法，探索利用納秒級的抽運光放大小于介質(zhì)超聲振蕩周期（超瞬態(tài) SBS情況）的皮秒脈沖的布里淵放大從而獲得高能量皮秒脈沖的可能性。
　　首先從描述受激布里淵散射過程的耦合波方程出發(fā)，建立起描述超瞬態(tài)布里淵放大過程（保留聲波場二階時

2、間微分項）的理論模型，并在此基礎(chǔ)上建立了數(shù)值模型。
　　理論上對超瞬態(tài)情況下的布里淵放大過程進行了詳細的研究。數(shù)值模擬了種子光和抽運光相遇位置、抽運光參數(shù)、種子光參數(shù)、介質(zhì)參數(shù)和放大池池長等參數(shù)對超瞬態(tài)布里淵放大的能量放大特性和脈寬變化特性的影響。
　　通過兩級 SBS脈沖壓縮的方法得到符合超瞬態(tài)布里淵放大要求的種子光。實驗研究了聚焦透鏡、抽運光能量、介質(zhì)對短脈沖壓縮的影響。獲得了SBS的能量反射率和SBS脈沖在不同壓縮介質(zhì)

3、中，隨抽運光能量和聚焦透鏡變化的規(guī)律。當(dāng)采用FC-75時，實驗測得最短的SBS脈沖為153ps，統(tǒng)計脈寬為178±12ps，小于 FC-75的1/4的超聲振蕩周期(186ps)。當(dāng) FC-72為SBS壓縮介質(zhì)時，實驗測得最短的SBS脈沖為163ps,統(tǒng)計脈寬為191±25ps，小于 FC-72的1/4的超聲振蕩周期（225ps）。此結(jié)果小于 Iavor Velchev提出的壓縮極限。
　　實驗研究了納秒脈沖對小于介質(zhì)1/4超聲振蕩

4、周期的皮秒 Stokes種子光脈沖的超瞬態(tài)布里淵放大過程。獲得了抽運光、種子光、介質(zhì)和結(jié)構(gòu)等參數(shù)對超瞬態(tài)放大的影響規(guī)律。超瞬態(tài)布里淵放大的實驗的研究未見報道。將實驗和數(shù)值模擬結(jié)果進行了對比，結(jié)果表明實驗和理論結(jié)果的變化趨勢一致。
　　實驗和理論研究結(jié)果表明當(dāng)種子光和抽運光峰峰相遇點位于放大池中間有利于獲得高能量的短脈沖。在高的抽運光功率密度（>100MW/cm2）下,抽運光和種子光的峰值相遇點在從池中間向抽運光的注入端的靠近的過程

5、中，能量提取效率稍稍減小后又變大。也就是說，能量提取效率隨相遇時間的變化的曲線出現(xiàn)了一個節(jié)點，這個規(guī)律與以前人們的已有的其他條件的結(jié)果不同。抽運光強度越高、脈寬越大，種子光強度越高、脈寬越窄，介質(zhì)增益越大，聲子壽命越小對獲得高能量的短脈沖越有利。
　　實驗結(jié)果表明在利用納秒脈沖對脈寬小于布里淵介質(zhì)超聲振蕩周期的皮秒種子光的超瞬態(tài)布里淵放大過程中，種子光可以有效地提取抽運光能量，種子光能量可以得到有效的放大。但放大后的Stokes光