布里淵增強四波混頻大信號相位共軛技術研究.pdf

1、本文針對中、高功率激光系統(tǒng)相位共軛應用背景，探索布里淵增強四波混頻(BEFWM)在該領域的應用潛力、性能特征以及運用方式。
　　BEFWM是一種特殊的近簡并四波混頻效應，長期以來，一直作為微弱光學信號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作用機理在高強度激光相位共軛鏡(PCM)裝置中同樣有著很大的應用潛力。在BEFWM作用過程中，初始聲子場由光束相干拍頻驅動而成，并在后續(xù)受激過程中迅速增強，這一特點和

2、當前強激光領域最受關注的受激布里淵散射(SBS)相位共軛技術的噪聲起源特征形成鮮明對比，并有望彌補后者在穩(wěn)定性、瞬態(tài)適應性以及共軛保真度等方面的不足。BEFWM相位共軛技術的強激光應用等效于使其工作在大信號強相互作用狀態(tài)下，對這一條件下BEFWM的物理特性以及高效運用方法進行深入研究，具有重要的實用價值。
　　在本論文工作中，首先對以往BEFWM時域特性研究的遺留問題——瞬態(tài)振蕩行為及其導致的共軛光波形調(diào)制現(xiàn)象進行了詳細分析，從B

3、EFWM聲子場時空演化特征的角度對該現(xiàn)象的產(chǎn)生機理作出了解釋。并通過理論和實驗上的規(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大信號相位共軛應用設計掃清了障礙。繼而，突破傳統(tǒng)小信號BEFWM研究中的參數(shù)限制，從理論和實驗上在更大的考察范圍內(nèi)對抽運抽空效應下的大信號強相互作用BEFWM性能特征進行了研究，為PCM參數(shù)設計提供了依據(jù)。研究表明，使BEFWM工作在強相互作用狀態(tài)，可以在瞬態(tài)響應速度、共軛光波形保真度與穩(wěn)定性

4、、以及抽運轉換效率等方面獲得更為良好的性能表現(xiàn)，但同時信號光能量流失問題會變得嚴重，由此使系統(tǒng)整體工作效率難以達到較高水平。
　　為同時滿足高相位共軛質(zhì)量和高工作效率的需求，在BEFWM大信號激光PCM設計中，提出將偏振去耦BEFWM和受激布里淵放大(SBA)技術有機結合，共軛光的產(chǎn)生和放大在結構上相集成、機制上相分離的物理思想。并據(jù)此設計了BEFWM-SBA復合型PCM的結構方案。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SBA過程完成其高效放大，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，又通過后者保證了系統(tǒng)的高轉換效率，由此實現(xiàn)其間的優(yōu)勢互補。文中建立了描述該復合作用機制的理論模型并進行了大量的數(shù)值模擬，對方案的可行性作出充分論證，得出了各系統(tǒng)參數(shù)對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)結果及實施原則，搭建了BEFWM-SBA復合型PCM的演示實驗平臺，在實驗室條件下對裝置的輸出特性及其隨各實驗參數(shù)的變化規(guī)律