受激布里淵散射過程中的受激拉曼散射及其抑制方法研究.pdf

1、在激光與物質相互作用而產生散射的過程中，受激拉曼散射（SRS）與受激布里淵散射（SBS）共同競爭泵浦光的能量，近年來已經成為重要的研究課題。對于常用液體介質，在單縱模激光器泵浦時，受激布里淵散射會在競爭中占據絕對優(yōu)勢，這是由于受激布里淵散射的穩(wěn)態(tài)增益遠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，受激拉曼散射的強度會呈指數形式增長，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，這會使得受激布里淵散射的能量反射率下降、泵浦光的光束質量變差而可能導致光學元件損傷。
　　本論文對受激布里淵散射中的受激拉曼散射現象的研究主要以以下步驟進行：SBS和SRS的基本概念和經典電磁學理論的分析以及推導；寬帶激光泵浦下，針對小拉曼頻移介質的前向SRS增益系數測量方案的設計及實驗；一種有效的SRS抑制方法的設計與實驗驗證。
　　首先，分別從SBS與SRS的經典電磁理論出發(fā)，分析了SBS與SRS在與物質相互作用

3、過程，得到了SBS穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)狀況下的振動方程、SRS泵浦光和Stokes光的耦合方程、SRS穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的增益等結果。
　　然后，根據理論的結果，確認了從SRS增益系數入手研究SBS與SRS關系的方案：以寬帶激光（532nm，Nd:YAG鎖模激光器）作為光源，利用注入介質產生的前向SRS經過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）對產生的一階Stokes光進行放大，最后利用分光法將一階Stokes分離，測量放大前

4、后一階Stokes的光強、泵浦光光強、泵浦光和Stokes光時空重疊的有效面積和脈寬，通過簡化計算得到該介質的SRS增益系數。并依據實驗結果對比分析了重氟碳系列材料作為SBS介質的優(yōu)劣。
　　最后，通過理論分析，設計了的能夠抑制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效應降低了2.88倍，此方法結構簡單，可以在介質中反復應用多次以進一步降低其中的SRS現象。