布里淵增強(qiáng)四波混頻大信號(hào)相位共軛技術(shù)研究.pdf

1、本文針對(duì)中、高功率激光系統(tǒng)相位共軛應(yīng)用背景，探索布里淵增強(qiáng)四波混頻(BEFWM)在該領(lǐng)域的應(yīng)用潛力、性能特征以及運(yùn)用方式。
　　BEFWM是一種特殊的近簡(jiǎn)并四波混頻效應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)，一直作為微弱光學(xué)信號(hào)高倍率共軛放大的有效手段而被研究和利用。然而我們研究發(fā)現(xiàn)，BEFWM作用機(jī)理在高強(qiáng)度激光相位共軛鏡(PCM)裝置中同樣有著很大的應(yīng)用潛力。在BEFWM作用過(guò)程中，初始聲子場(chǎng)由光束相干拍頻驅(qū)動(dòng)而成，并在后續(xù)受激過(guò)程中迅速增強(qiáng)，這一特點(diǎn)和

2、當(dāng)前強(qiáng)激光領(lǐng)域最受關(guān)注的受激布里淵散射(SBS)相位共軛技術(shù)的噪聲起源特征形成鮮明對(duì)比，并有望彌補(bǔ)后者在穩(wěn)定性、瞬態(tài)適應(yīng)性以及共軛保真度等方面的不足。BEFWM相位共軛技術(shù)的強(qiáng)激光應(yīng)用等效于使其工作在大信號(hào)強(qiáng)相互作用狀態(tài)下，對(duì)這一條件下BEFWM的物理特性以及高效運(yùn)用方法進(jìn)行深入研究，具有重要的實(shí)用價(jià)值。
　　在本論文工作中，首先對(duì)以往BEFWM時(shí)域特性研究的遺留問(wèn)題——瞬態(tài)振蕩行為及其導(dǎo)致的共軛光波形調(diào)制現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)分析，從B

3、EFWM聲子場(chǎng)時(shí)空演化特征的角度對(duì)該現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理作出了解釋。并通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)上的規(guī)律摸索，歸納出有效避免或減輕共軛光波形調(diào)制的方法，為BEFWM大信號(hào)相位共軛應(yīng)用設(shè)計(jì)掃清了障礙。繼而，突破傳統(tǒng)小信號(hào)BEFWM研究中的參數(shù)限制，從理論和實(shí)驗(yàn)上在更大的考察范圍內(nèi)對(duì)抽運(yùn)抽空效應(yīng)下的大信號(hào)強(qiáng)相互作用BEFWM性能特征進(jìn)行了研究，為PCM參數(shù)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。研究表明，使BEFWM工作在強(qiáng)相互作用狀態(tài)，可以在瞬態(tài)響應(yīng)速度、共軛光波形保真度與穩(wěn)定性

4、、以及抽運(yùn)轉(zhuǎn)換效率等方面獲得更為良好的性能表現(xiàn)，但同時(shí)信號(hào)光能量流失問(wèn)題會(huì)變得嚴(yán)重，由此使系統(tǒng)整體工作效率難以達(dá)到較高水平。
　　為同時(shí)滿足高相位共軛質(zhì)量和高工作效率的需求，在BEFWM大信號(hào)激光PCM設(shè)計(jì)中，提出將偏振去耦BEFWM和受激布里淵放大(SBA)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，共軛光的產(chǎn)生和放大在結(jié)構(gòu)上相集成、機(jī)制上相分離的物理思想。并據(jù)此設(shè)計(jì)了BEFWM-SBA復(fù)合型PCM的結(jié)構(gòu)方案。其中首先由BEFWM產(chǎn)生高質(zhì)量的初始共軛光種子，

5、再通過(guò)SBA過(guò)程完成其高效放大，這樣既可以使前者的高穩(wěn)定、高相位共軛保真度等優(yōu)良性能得以有效發(fā)揮，又通過(guò)后者保證了系統(tǒng)的高轉(zhuǎn)換效率，由此實(shí)現(xiàn)其間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。文中建立了描述該復(fù)合作用機(jī)制的理論模型并進(jìn)行了大量的數(shù)值模擬，對(duì)方案的可行性作出充分論證，得出了各系統(tǒng)參數(shù)對(duì)整體輸出特性的作用規(guī)律。最后，根據(jù)理論研究得到的參數(shù)結(jié)果及實(shí)施原則，搭建了BEFWM-SBA復(fù)合型PCM的演示實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)裝置的輸出特性及其隨各實(shí)驗(yàn)參數(shù)的變化規(guī)律