激光等离子体的受激Brillouin散射
高功率双包层光纤激光器受激布里渊散射
高功率双包层光纤激光器受激布里渊散射张韶冬，熊彩东电子科技大学物理电子学院，成都(610054)E-mail ：shaodongzhang163@摘 要：建立了考虑受激布里渊散射的光纤激光器速率方程，并采用打靶法对其求解，从理论上分析了高功率双包层光纤激光器的受激布里渊散射效应。
通过比较不同的纤芯直径、光纤长度以及掺杂浓度的情况下输出激光功率极限值的不同，发现增大纤芯直径、减小光纤长度以及降低掺杂浓度可以有效地减少受激布里渊散射的影响。
关键词：光纤激光器，受激布里渊散射，速率方程 中图分类号: TN248.1; O437.2 文献标识码: A1. 引言近年来，双包层光纤激光器得到了快速发展，输出功率水平快速提高[1]。
目前，受激布里渊散射是影响光纤激光器和光纤放大器输出功率提高的主要因素[2]。
它是一种在光纤内发生的非线性过程，达到阈值之后，它能将大部分泵浦能量转移到斯托克斯波上，从而限制光纤激光器输出功率[3]。
本文从速率方程出发，对单端泵浦方式下的光纤激光器的受激布里渊散射进行了详细的研究与讨论，得出了纤芯直径、光纤长度以及掺杂浓度对输出激光功率极限值的影响。
2. 理论模型双包层光纤激光器线形谐振腔模型如图 1所示，泵浦光从左端面注入，光纤长度为L ，1R 和2R 分别为前端面和后端面对激光的反射率，3R 为后端面对泵浦光的反射率[4]。
图 1 双包层光纤激光器线形谐振腔模型示意图在稳态条件下，考虑一阶受激布里渊散射，光纤激光器的速率方程可以表示为如下形式，由于反射回来的泵浦光比较小，由反向泵浦光产生的前向斯托克斯光也要小很多，所以我们将其略去，只考虑由前向泵浦光产生的反向斯托克斯光：()()()()()()21PP ap PSS as SP S P P ap ep PS S as es SP S PP P P h Ah AN N P P P P h Ah Aσσγγσσσσγτγ+−+−+−+−+Γ+Γ+=++Γ++Γ++()1 12N N N =−()2 21P B P ep ap P P P B P effdP g N N P P P P dz A σσα+++−+⎡⎤=Γ−−−⎣⎦()321P P ep ap P P P dP N N P P dzσσα−−−⎡⎤=−Γ−+⎣⎦ ()4 []21S S es as S S S dP N N P P dzσσα+++=Γ−− ()5 []21S S es as S S S dP N N P P dzσσα−−−=−Γ−+ ()6 B B B P B B effdP gP P P dz A α−−+−=−+()7式中：P P ±，S P ±，B P ±分别表示光纤中泵浦光、激光和布里渊斯托克斯光的功率（±代表正向和反向）；2N 和1N 分别为上、下能级粒子数浓度，N 为总的粒子数浓度；P Γ和S Γ分别为泵浦光和激光与纤芯的重叠因子；ep σ和ap σ分别为泵浦光发射和吸收截面，es σ和as σ分别为激光发射和吸收截面；P α、s α和B α分别为泵浦光、激光和布里渊斯托克斯光的散射损耗系数，由于布里渊频移相对较小，可以认为泵浦光与斯托克斯光有相同的光纤损耗，即B P αα=，后面的式子将用P α来代替B α；P γ和S γ分别为泵浦光和激光的频率；h 为普朗克常量；A 为纤芯面积；τ为2E 能级粒子的自发辐射寿命；B g 为布里渊增益系数峰值；eff A 为有效纤芯面积。
光纤brillouin散射效应
光纤brillouin散射效应光纤Brillouin散射效应（Fiber Brillouin Scattering Effect）是一种非线性光学效应，通过光纤中的声波相互作用而产生。
这种效应在光纤通信系统中具有重要的应用，特别是在光纤传感领域。
本文将详细介绍光纤Brillouin散射效应的原理、现象以及其应用。
一、光纤Brillouin散射效应的基本原理光纤Brillouin散射效应是由光纤中的声波与光波的相互作用而产生的。
当光波在光纤中传播时，它会与光纤中存在的声波相互作用，并引起光的频率和波矢的微小变化。
这些微小的波矢和频率变化以及声波的散射现象称为光纤Brillouin散射效应。
在光纤中，声波可以以不同的形式存在，如弹性波、伸缩波和曲率波等。
这些声波与光波之间可以发生相位匹配，进而产生Brillouin散射。
具体来说，当光波的频率与声波的频率差等于声波的固有频率时，就会产生相位匹配，从而引发Brillouin散射效应。
二、光纤Brillouin散射效应的观测现象1. 反向散射（Backscattering）光纤Brillouin散射效应可以分为正向散射和反向散射。
反向散射是指声波在光纤中向背向光波传播方向散射的现象。
在光纤通信系统中，反向散射一般被认为是光信号的噪声来源。
2. 频移（Frequency shift）由于光纤Brillouin散射效应引起了光的频率微小的改变，因此光波在经过散射后会产生频率的偏移。
这种频率的偏移可以通过测量反射光和入射光之间的频率差来获得。
3. 压缩（Compression）光纤Brillouin散射效应还会导致光波的压缩现象。
当光波通过光纤时，它会与声波相互作用并引发散射，而散射光的时间延迟比入射光要短。
这种时间延迟的差异可以引起光波的压缩效应。
三、光纤Brillouin散射效应的应用光纤Brillouin散射效应在光纤通信系统和光纤传感领域有着广泛的应用。
受激布里渊散射(SBS)原理及优化
优化方法及结论
优化方法：
POWSET
在Bias处加一个小的调制电压激光 器的折射率会随电流的变化而变化， 从而导致谱宽展宽。 实现方法： 在POWSET处引人一 飞线，接上一电阻，在其上加入方 波或者正弦波。
DC/DC
POWSET
通过如下几种方法来实现，以选取最佳方案来提高SBS阈值 光功率： 1.加入幅度固定、频率变化的方波。 2.加入幅度变化、频率固定的方波。 3.加入幅度固定、频率变化的正弦波。 4.加入幅度变化、频率固定的正弦波。
改变Iea观察SBS阈值光功率的变化
ECO-P-46043
改变前 DP=3.75
Iea=38mA DP=4.3
Iea=37mA DP=3.99
Iea=33mA DP=3.65
Iea=32mA DP=4.6
Iea=30mA DP=5.03
先增大Iea，SBS阈值功率减小；再减小Iea，SBS阈值功率增大，在33mA时 结论： 最佳，DP也最小。通过改变Iea，使激光啁啾发生变化，从而使SBS的阈值光 功率有很大的提高。
L
eff
1
[1 exp( L)]
影响 因素
•布里渊增益系数 g •纤芯有效面积 Aeff •有效作用长度 Leff •布里渊线宽 B •入射光线宽
P
B
理论方法：
选用谱宽 较宽的 Laser；
Bias调制，改 变激光的波长；
通过改变EA，使激 光器的啁啾改变
介质折射 率
改善 方法
受激布里渊散射原理及优化
Yan Chen 4/10/2013
Contents
1 2 3 4
光纤的非线性
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受激布里渊散射效应
受激布里渊散射效应
受激布里渊散射是一种光学非线性效应，它可以在光纤中产生声子（声波）和光子（光波）之间的相互作用。
当一束光通过光纤传输时，光子和声子之间会发生能量交换，从而导致光的频率发生偏移。
具体而言，受激布里渊散射的机制是通过声子引起光子的频率变化。
在光纤中存在微弱的声子振动，当光子与这些声子相互作用时，它们可以吸收或发射声子，从而改变光子的频率。
这种频率变化可以通过布里渊频移来描述，它是由声子的频率引起的。
受激布里渊散射效应在光纤通信中具有重要的应用。
一方面，它可以用来制备光纤激光器，通过激光器在光纤中产生受激布里渊散射来实现光纤放大器。
另一方面，受激布里渊散射也是一种光纤传感技术，可以利用光纤中声子的变化来测量温度、压力等物理量。
总之，受激布里渊散射是一种重要的光学效应，具有广泛的应用价值。
它不仅在光纤通信领域有重要作用，还在光纤传感、激光技术等方面具有潜在的应用前景。
KrF激光受激布里渊散射反射率稳定性的研究-物理学报
!"# 激光受激布里渊散射反射率稳定性的研究!
吕志伟 王晓慧 林殿阳 王 超 赵晓彦
（哈尔滨工业大学光电子技术研究所，哈尔滨 !"###!）
汤秀章 张海峰 单玉生
（中国原子能科学研究院，北京 !#$%!&） （$##$ 年 ’ 月 !’ 日收到；$##$ 年 ( 月 $( 日收到修改稿）
实验研究发现抽运功率密度（或抽运能量）的波动引起的受激布里渊散射（)*)）反射率的不稳定程度受实验参 数（抽运能量、介质气压和透镜焦距）的影响 + 当抽运能量、介质气压和透镜焦距这三个参数同时满足下列条件时可 以获得稳定的输出：抽运能量超过 " 倍的 )*) 阈值，介质气压在 !, - !#" ./ 和透镜焦距在 !"—"#01 的范围内；同时 还发现当改变实验参数时 )*) 反射率与稳定性的变化规律完全一致，反射率越高稳定性越好 + 通过理论分析得到 )*) 反射率的相对稳定度实际上是受 !"# 因子的影响，理论计算与实验符合得很好 +
为气压升高到一定程度，接近介质的饱和气压，出现 了一些其他非线性效应如光学击穿等；反射率稳定 度的变化趋势与反射率变化相一致，随着气压的升 高，反 射 率 稳 定 性 越 好，当 气 压 到 达 ,5; - 6 ,.- 47 时，稳定度下降 ) 图 2 为介质气压为 ,+ 6 ,.- 47，透镜 焦距分别为 ,-<$，(-<$，2.<$，2-<$ 和 -.<$ 时，!"! 反射率及其相对稳定度随抽 运 能 量 的 变 化 规 律 ) !"! 反射率及其稳定度的变化规律也是一致的，都 是随抽 运 能 量 的 提 高 而 提 高，当 抽 运 能 量 提 高 到 -.$: 左右时反射率趋于饱和，同时其稳定度也趋于 平稳，接近抽运能量的稳定度 ) 从这两个图中可以看 到 !"! 反射率及其稳定性的规律有一定的对应关 系，反射率越高其稳定度就越高，反之 !"! 反射率越 低其稳定度就越低 )
拉曼散射与布里渊散射
拉曼散射与布里渊散射拉曼散射和布里渊散射都属于非弹性散射，它是光场经过非弹性散射将能量传递给介质产生的效应。
非弹性散射的一个特点就是它的散射频率不等同于入射频率。
布里渊散射布里渊散射是泵浦光子、斯托克斯光子与声子间的相互作用，其过程是一个泵浦光子转换成一个新的频率较低的斯托克斯光子并同时产生一个新的声子。
不过与此同时，一个泵浦光子也可以吸收一个声子的能量转换成一个新的频率较高的反斯托克斯光子。
因此在自发布里渊散射光谱中，同时存在能量相当的斯托克斯和反斯托克斯两条谱线。
受激布里渊散射的具体过程是：当泵浦光在光纤中传播时，其自发布里渊散射光沿泵浦光相反的方向传播，当泵浦光的强度增大时，自发布里渊散射的强度增加，当增大到一定程度时，反向传输的斯托克斯光和泵浦光将发生干涉作用，产生较强的干涉条纹，使光纤局部折射率大大增加。
这样由于电致伸缩效应，就会产生一个声波，声波的产生激发出更多的布里渊散射光，激发出来的散射光又加强声波，如此相互作用，产生很强的散射。
布里渊散射在分布式光纤传感器、光纤陀螺、光纤相位共轭镜、布里渊放大器等领域有重要的应用。
受激布里渊散射光纤陀螺的基本原理是：经过分束的两束激光沿不同的方向在光纤环中传播，其产生的SBS光的频率与系统三角速度有关，测量SBS光的拍频，即可得到系统的角速度。
拉曼散射光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。
其物理意义是入射光波的一个光子被一个分子散射成为另一个低频光子，同时分子完成振动态之间的跃迁。
拉曼散射光谱中同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关，只和样品的振动转动能级有关；斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。
拉曼散射分为两种，表面增强拉曼散射与共振拉曼散射。
共振拉曼散射是当一个化合物被入射光激发，激发线的频率处于该化合物的电子吸收谱带以内时，由于电子跃迁和分子振动的耦合，使某些拉曼谱线的强度陡然增加，这个效应被成为共振拉曼散射。
受激布里渊散射
2
2 e
npp20c AB
第七章 收养
第一节 收养和收养法 第二节 收养关系的成立 第三节 收养的效力 第四节 收养关系的解除
5
第一节 收养和收养法
一、收养的概念和法律特征 （一）收养的概念
收养，是公民（自然人）依法领养他人子女 为己之子女，使本无亲子关系的当事人间发生法 律拟制的亲子关系的民事法律行为。 （二）收养的法律特征 1．收养行为的身份性 2．收养关系主体的限定性 3．收养关系的可变性
女的，死亡一方的父母有优先抚养的权利。” 我国《收养法》还规定：“未成年人的父母均不具备完全民事行为能力
的，该未成年人的监护人不得将其送养，但父母对该未成年人有 严重危害可能的除外。”（第12条）
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(三）收养人的条件 我国《收养法》第6条规定，收养人应当同时具备下列条件：
1、无子女 2、有抚养教育被收养人的能力 3、未患有在医学上认为不应当收养子女的疾病 4．年满30周岁 关于收养人方面的条件，我国《收养法》中还有下列几项规定。 第一，《收养法》第9条规定：“无配偶的男性收养女性的，收养人与被
根据能量和动量守恒，SBS过程中三个波之间的频率和波
矢有以下关系：
B p s
kA kp ks
满足色散关系的声波的频率和波矢
B A kA 2 Akp sin( 2)
泵浦波与斯托克斯波之间的夹角
在单模光纤中，只有前、后向为相关方向。因此，SBS仅 发生在后向，且后向布里渊频移为
B B 2 2n A p
在连续或准连续条件下，泵浦波与Stokes波的相互作用与
SRS的情形类似：
dI p dz
gB I p Is
Ip
几点说明： (a)Stokes波与泵浦波方向相反
光纤传感中的受激布里渊散射效应
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｆｅｃｔ ｉｎ ｆｉｂｅｒｓ，ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ（ＳＢＳ）
ｈａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｆ ｉｂｅｒ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓ． ＳＢＳ ｉｎｃｒｅａｓ ｅｓ ｐｈａｓｅ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｉ— ｏｒａｔｅｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ａ ｌｏｎｇ－ｈａｕｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｉｔ ｉｓ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ＳＢＳ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ，ＳＢＳ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｄｉｓ— ｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｂａ ｓ ｅｄ ｏｎ ＳＢＳ ｈａｖｅ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｍｕｃｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ． Ｍ ｅａｎｗｈｉｌｅ，ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ ｕｌｔｒａ－ｎａｒｒｏｗ ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ ｂａｓ ｅｄ ｏｎ ＳＢＳ ｈａｖｅ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｕｎｉｑｕｅ ｃｈａｒ— ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｈｅ ｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ＳＢＳ ｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｓｏｍｅ ＳＢＳ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ． Ｍ ａｊｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｏｆ ａ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ ｔｉｍ ｅ ｄｏｍ ａｉｎ ａｎａｌｙｚｅｒ ａｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍ ｅｎｔｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ
受激布里渊散射 波导
受激布里渊散射波导
受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering，SBS）是一种光学非线性效应，常常出现在光纤中。
当光波在光纤中传播时，光波与光纤内部的声波相互作用，产生了声光相互作用。
这种相互作用会导致光波的频率被转移给声波，从而产生散射光子。
这些散射光子具有与输入光波相同的频率偏移，并与声波经过的区域有关。
波导是一种可以限制和导引光波传播的结构。
在光纤中，波导通常由一根细长的玻璃纤维构成，而在其他器件中，波导可以采用不同材料和结构实现。
波导的核心功能是保持光波在波导中的传播，并限制光波的传输方向。
在受激布里渊散射中，波导通常扮演着两个角色。
首先，波导可以提供一种约束介质，使声波和光波之间的相互作用更强。
其次，波导可以限制声波和光波的传播方向，使它们保持在波导中，从而增加受激布里渊散射的强度和效果。
通过控制波导的尺寸、材料和几何形状，可以调整光波与波导内声波之间的相互作用强度，以及受激布里渊散射的效应。
这对于光纤通信、光纤传感和光波调制等应用非常重要，因为受激布里渊散射可以影响光信号的传输和调制特性，甚至可能导致光功率损耗和噪音增加。
因此，对波导中受激布里渊散射的研究和理解对于光学器件的设计和优化至关重要。
受激布里渊散射波前畸变校正技术研究
受激布里渊散射波前畸变校正技术研究
激光在大气传输过程中,湍流效应会使光束相位发生畸变,从而导致接收端光束质量下降,系统误码率增大。
为了解决激光波前畸变而造成的通信系统不稳定问题,人们提出利用受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)相位共轭镜(Phase Conjugation Mirror,PCM)进行波前畸变补偿。
受激布里渊散射的相位共轭特性在改善激光相位分布进而提高光斑能量集中度方面具有重大应用价值。
本文主要研究SBS-PCM系统的波前畸变校正能力以及SBS的基本物理特性,并对其进行相关实验验证。
本文主要工作如下:1、以高斯光束作为研究对象并结合湍流相位屏理论进行研究,研究高斯光束通过湍流大气传输后的畸变情况,仿真分析SBS相位共轭镜补偿波前畸变的效果随湍流强度、取样孔径以及传输距离的变化情况。
2、从SBS 相位共轭基本理论出发设计重复频率为1Hz的SBS实验研究方案,实验测量受激布里渊散射单池系统的能量反射率随泵浦能量、透镜焦距、镜池间隔等的变化规律。
3、依据SBS相位共轭镜补偿畸变的理论,结合环围能量直径及相位共轭保真度对比分析SBS相位共轭镜系统与普通全反射镜系统的畸变补偿能力。
研究结果表明:(1)畸变严重程度不同的光斑经校正后中心能量均变强,湍流较强时选择大取样孔径相位共轭镜显示出明显优势;(2)选取合适的透镜焦距及镜池间隔对系统能量反射率取得最佳效果有重要意义;(3)SBS-PCM系统产生后向相位共轭散射光,沿原光路返回能有效补偿光路中产生的畸变,而全反射镜系统无补偿畸变能力。
多波长激光辐照下熔石英的损伤及受激布里渊散射
多波长激光辐照下熔石英的损伤及受激布里渊散射随着激光技术的发展,光学元件的损伤成为限制大型激光装置向更高更强发展的关键问题,而熔石英由于具有良好的光学性能在大型激光装置中被广泛使用。
强激光辐照下,缺陷诱导损伤和非线性效应是造成熔石英光学元件损坏的主要原因。
缺陷诱导损伤是在强激光的辐照下,由于杂质缺陷对激光能量的吸收和强度调制,造成光学元件发生结构性破坏;非线性效应损伤是强激光辐照下由于非线性极化产生的材料力学﹑光学等性质改变而导致的材料结构破坏。
在大型激光装置的终端光学组件中,元件一般暴露在多个波长的同时辐照下,其损伤现象和损伤规律与单波长辐照有所不同,研究多波长辐照下熔石英的损伤有重要意义。
随着输出能量不断提高,在大型激光装置中,非线性效应对光束传输和元件损伤的影响逐渐受到重视,受激布里渊散射便是其中之一,受激布里渊散射的高反射效率和强超声波场会造成系统的能量损耗和元件破坏。
并且受激布里渊散射具有相位共轭、时间延迟、脉宽压缩等特性,在光学系统中有着广泛的应用,研究受激布里渊散射具有非常重要的价值。
本文通过实验方法研究了多波长辐照下熔石英中的损伤以及不同波长激光辐照下熔石英中的受激布里渊散射。
主要研究内容如下:研究了不同波长激光单独辐照下和两个波长激光同时辐照下熔石英光学元件的损伤规律。
主要获取了损伤几率曲线与典型损伤形貌。
研究结果表明,单波长辐照下,短波长激光损伤阈值低,损伤几率曲线上升速度快;双波长同时辐照下,损伤密度增加,在1064 nm激光中加入定量的532 nm激光和355 nm激光,1064 nm激光损伤几率曲线上升速度会加快,而在532 nm激光和355 nm激光中加入定量1064 nm激光,532 nm激光和355 nm激光损伤几率曲线上升速度无明显变化。
研究了不同波长激光辐照下熔石英光学元件中的纵向受激布里渊散射,研究了入射激光能量密度与散射效率的关系,研究了样品长度、透镜焦距以及入射激光的纵模模式对纵向受激布里渊散射产生阈值及反射效率的影响规律,观察到散射脉冲波形随能量密度的变化规律。
激光惯性约束聚变应用基础及前沿物理研修班研修手册说明书
激光惯性约束聚变应用基础及前沿物理研修班研修手册主办单位：北京计算科学研究中心协办单位：北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院激光聚变研究中心中国工程物理研究院研究生院2023年9月北京为促使我院和国内相关领域青年研究人员尽快熟悉激光惯性约束聚变（ICF）中的关键问题及其研究方法，提升ICF相关专业技术人才的创新能力和综合素质，推动国内ICF研究领域的交流合作和协同创新，中国工程物理研究院北京计算科学研究中心（协办单位：中物院八所、九所、研究生院）拟于2023年9月15日至17日在北京举办“激光惯性约束聚变应用基础及前沿物理”研修班，主要介绍惯性约束聚变重要物理问题及其研究进展。
1. 研修时间及地点研修时间：2023年9月15-17日全天报道时间：9月14日下午14:00-17:009月15日早上 7:40-8:20研修及报到地点：北京计算科学研究中心一层第一会议室地址：北京市海淀区西北旺东路10号院东区9号楼2. 用餐地点（9月15-17日提供午餐及晚餐）午餐&晚餐地点：北京计算科学研究中心负一层食堂3. 交通路线出租车：1）北京首都国际机场：预计行驶50分钟，费用约120元2）北京大兴国际机场：预计行驶120分钟，费用约300元 3）北京火车站：预计行驶70分钟，费用约90元4）北京西站：预计行驶60分钟，费用约70元5）北京南站：预计行驶80分钟，费用约110元公交/地铁：1）北京首都国际机场：首都机场线换乘地铁13号线至清河站，乘坐495路公交车于东北旺西路北口下车，步行400米即可到达中心。
2）北京大兴国际机场：北京大兴国际机场线换乘地铁19号线至草桥站，换乘地铁10号线至知春路站，换乘地铁13号线至清河站，乘坐495路公交车于东北旺西路北口下车，步行400米即可到达中心。
3）北京火车站：地铁2号线至西直门站，换乘地铁13号线至清河站，乘坐495路公交车于东北旺西路北口下车，步行400米即可到达中心。
光纤激光受激布里渊散射的动力学特性研究
光纤激光受激布里渊散射的动力学特性研究光纤激光中受激布里渊散射表现出了丰富的动力学特性,近年来已经引起了广泛的关注。
基于这些动力学特性,受激布里渊散射已经被广泛用于实现光通信系统中的布里渊放大器、光纤传感、脉冲压缩、信号处理技术(如光存储以及快慢光等)以及产生不同种类的光源。
然而在这些与受激布里渊散射相关的应用当中,仍然存在一系列的问题,如光纤激光器中有源增益对受激布里渊散射过程的影响、共振频率失谐对受激布里渊散射动力学特性的影响、受激布里渊散射过程中泵浦光和斯托克斯光之间的瞬时能量流动特性以及多模光纤中受激布里渊散射的动力学特性和阈值特性等,尚未有明确解释,需要进一步深入研究。
另外在高功率窄线宽脉冲光纤激光器中,包括受激布里渊散射在内的各种非线性效应已经成为限制其功率进一步提升进而制约其在地球科学、原子分子物理、频率变换、光束合成等领域的应用前景的主要因素。
本文针对上述问题开展了针对性的理论和实验研究,主要内容如下:论文首先回顾了目前关于光纤中受激布里渊散射动力学特性的研究进展,详细介绍了分别在单模和多模光纤内与受激布里渊散射效应相关的各种动力学特性的研究,阐明了进一步拓展和深入研究受激布里渊散射在光纤激光中的动力学特性的意义。
针对在高损耗稀土离子掺杂光纤激光器中的受激布里渊散射过程,从实验和理论两个方面证明了混合的布里渊和有源增益可以支持部分锁模现象的出现。
首先,设计了相应的实验方案,实验结果表明为了使得激光器内部分锁模现象能够出现,需要布里渊和有源增益同时存在;其次,还建立了描述这一动态过程的理论模型,较好地解释了实验结果;最后详细阐述了导致不同斯托克斯纵模之间相位实现部分同步的物理机制。
针对在连续泵浦下无外界反馈光纤中的受激布里渊散射过程,研究了共振频率失谐对受激布里渊散射动力学特性的影响。
从数值和理论结果中首次发现在无需克尔效应的参与下,共振频率失谐可以使得受激布里渊散射过程表现出丰富的动力学特性。
受激布里渊散射读书笔记
受激布里渊散射理论姓名：李磊 学号：SC140090301. 受激布里渊散射（SBS ）的概念布里渊散射起源于激光电场与分子或固体中的声波场的相互作用，也就是光子与声子的相互作用，又称声子散射。
强入射激光场在介质中感应出强声波场，并被它散射的一种非线性光效应。
与自发布里渊散射不同，受激布里渊散射的产生过程是：在激光的电场作用下，通过电致伸缩效应，使介质发生周期性密度和介电常数的变化，感生声波场，而导致入射光与声波场间发生相干散射过程。
强泵浦激光场射入介质时，光波场的电致伸缩效应开始起作用，使介质内某些状态的声频振动（声子）得到极大增强，增强了的声波场又反过来增强对入射激光的散射作用，声波场、激光波场、激光的散射光波场在介质中同时存在，互相耦合。
当入射激光的强度达到阈值后，使介质内声波场与散射光波场的增强作用补偿各自的损耗作用，产生感应声波场与布里渊散射光波场的受激放大或振荡效应，散射光具有发散角小、线宽窄等受激发射的特性，故称为受激布里渊散射（SBS ）。
2. 受激布里渊散射（SBS ）的方向性入射光子（p ω，k p ）、散射斯托克斯光子（s ω，k s ）与声子（b ω，b k ）之间必须满足能量守恒和动量守恒条件，即p s b ωωω=+k k k p s b =+布里渊散射分为向前散射和向后散射两种，它们的动量匹配关系见图所示。
（a ） (b)布里渊散射斯托克斯光动量匹配关系。
(a)为前向散射，(b)为后向散射 声波波矢b k 与b ω间的关系为b b b k v ω=，b v 是介质中的声速。
因为声速比光速p v 和s v 要小几个数量级，可认为s p v v c ≈≈，s p k k ≈。
则由图可见1sin 22b p k k θ=，其中bb bk v ω=，P PP n k cω=, 则2sin2p p bb n v cωθω=，这里θ是散射光波矢k s 与入射光波矢k p 的夹角。
受激布里渊散射与激光诱导击穿的组合式脉冲压缩技术
受激布里渊散射与激光诱导击穿的组合式脉冲压缩技术汇报人：日期:•引言•受激布里渊散射原理•激光诱导击穿原理•组合式脉冲压缩技术•实验设计与结果分析目•研究结论与展望录01引言研究背景与意义受激布里渊散射（SBS）是一种光学非线性现象，其研究对于深入理解光与物质相互作用机制具有重要意义。
激光诱导击穿（LIB）是一种强光与物质相互作用的过程，具有重要应用价值，如激光点火、激光烧蚀等。
SBS与LIB的组合式脉冲压缩技术可以实现高能量、高峰值功率的脉冲输出，对于深入研究和开发新型激光技术具有重要价值。
目前，对于SBS与LIB的研究已取得一定进展，但在组合式脉冲压缩技术方面仍存在一些挑战和问题。
现有的组合式脉冲压缩技术尚不能实现高能量、高峰值功率的脉冲输出，且在光束质量、稳定性和可靠性等方面存在不足。
发展新型的组合式脉冲压缩技术，以实现高能量、高峰值功率脉冲输出，并提高光束质量、稳定性和可靠性，是当前研究的热点和难点。
研究现状与发展02受激布里渊散射原理当强激光在透明媒质中传播时，由于激光的电场作用，媒质中的分子会发生极化，极化后的分子会随时间产生周期性振荡，并对外辐射电磁波，这种辐射的波长与激光波长相同或比激光波长长，这就是受激布里渊散射。
受激布里渊散射是一种非线性光学效应，它与激光的强度、频率和波长等因素有关。
受激布里渊散射的物理机制利用受激布里渊散射可以实现光信号的放大和再生，提高通信系统的传输距离和速率。
受激布里渊散射的应用领域光学通信通过测量受激布里渊散射光的强度和频率变化，可以对媒质中的折射率、温度、压力等参数进行高灵敏度的传感。
光学传感利用受激布里渊散射可以实现激光雷达的远程探测和成像，适用于目标跟踪、环境监测等领域。
激光雷达受激布里渊散射的影响因素激光强度越高，受激布里渊散射效应越明显。
激光强度媒质性质脉冲宽度激光频率媒质的折射率、热光系数、分子极化率等物理参数都会影响受激布里渊散射的效应。
基于受激布里渊散射的调Q光纤激光器研究
基于受激布里渊散射的调Q光纤激光器研究张亮;王智勇;张辉;尧舜;曹银花;左铁钏【摘要】为了获得窄脉宽和高功率的光纤激光脉冲,对基于受激布里渊散射的脉冲抽运调Q光纤激光器进行了实验研究.设计了布喇格光纤光栅、掺Yb3+双包层光纤和单模光纤作为线性谐振腔.采用锥形光纤连接抽运模块与掺Yb3+双包层光纤实现了光纤激光器的全光纤化结构.通过脉冲抽运方式,利用光纤中的非线性效应棗背向受激布里渊散射对激光进行混合调Q,得到了纳秒量级的脉冲输出,其脉宽为400ns,平均功率2.53W,重复频率15kHz.结果表明,通过脉冲抽运方式,利用光纤中的受激布里渊散射能够有效地压缩输出脉冲的线宽,实现高功率输出.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2008(032)001【总页数】4页(P44-46,49)【关键词】激光器;光纤光栅;双包层光纤;脉冲抽运;受激布里渊散射【作者】张亮;王智勇;张辉;尧舜;曹银花;左铁钏【作者单位】北京工业大学,激光工程研究院,北京,100022;北京工业大学,激光工程研究院,北京,100022;北京工业大学,激光工程研究院,北京,100022;北京工业大学,激光工程研究院,北京,100022;北京工业大学,激光工程研究院,北京,100022;北京工业大学,激光工程研究院,北京,100022【正文语种】中文【中图分类】TN248.1引言自上世纪80年代ALCOCK首次将调Q技术引入光纤激光器以来[1]，调Q光纤激光器得到快速的发展，这一方面得益于它具有结构紧凑、光束质量好、阈值低、效率高、脉宽窄、无需水冷等众多优点,另一方面是光纤(如双包层光纤和大模面积光纤)技术的发展和调Q技术(如声光Q开关、电光Q开关等主动和被动调Q方式)的改进。
在众多调Q光纤激光器中，全光纤结构的基于背向受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)混合调Q光纤激光器倍受业界的青睐。
SF6介质的瞬态受激布里渊散射性质研究
SF6介质的瞬态受激布里渊散射性质研究
刘斯宁;吕志伟;王超
【期刊名称】《光电子技术与信息》
【年(卷),期】2004(17)6
【摘要】受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering．SBS)作为一种非线性光学效应。
在光学相位共轭、脉冲整形、光限幅等领域具有应用价值．SF6气体具有增益系数大(32cm／GW)，声子寿命长(31ns)等优点，是研究瞬态SBS过程经常使用的介质．本文在实验上研究了瞬态SBS过程中SBS能量反射率和脉宽压缩率随介质气压、
【总页数】1页(P96-96)
【关键词】受激布里渊散射;非线性光学效应;脉宽压缩;声子;光限幅;性质研究;介质;增益系数;GW;光学相位共轭
【作者】刘斯宁;吕志伟;王超
【作者单位】哈尔滨工业大学光电子技术研究所，黑龙江哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】TN248;O437.2
【相关文献】
1.KrF激光在SF6气体中受激布里渊散射的研究 [J], 汤秀章;姚刚;王孝君
2.杂质颗粒对受激布里渊散射介质光学击穿阈值影响的研究 [J], 哈斯乌力吉;王雪阳;郭翔宇;仲召明;范瑞清;林殿阳;何伟明;吕志伟
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4.鉴别CS_2介质受激喇曼散射和受激布里渊散射阈值的微小差异的实验方法 [J], 郑晋玲;黄茂全;张云
5.受激布里渊散射光纤陀螺中受激布里渊散射效应的机理研究 [J], 延凤平;单英;简水生
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第12卷 第1期强激光与粒子束V o l .12,N o .1 2000年2月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E B EAM S Feb .,2000 文章编号: 1001—4322(2000)01—048—03激光等离子体的受激Br illou i n 散射Ξ蒋小华, 郑志坚, 李文洪, 刘永刚(中国工程物理研究院核物理与化学研究所,高温高密度等离子体物理实验室,绵阳919-218信箱,621900)郑 坚, 王以超(中国科学技术大学近代物理系,合肥,230027) 摘 要: 研究了激光等离子体背向和侧向受激B rillou in 散射光谱结构。
激光等离子体相互作用时,受激B rillou in 散射光谱受激光等离子体状态的影响而产生Dopp ler 效应。
当激光以45°入射不同材料的平面靶时,等离子体运动产生不同的二维效应,高Z 材料产生的等离子体冕区主要沿靶法向运动,受激B rillou in 散射光谱在侧向产生较大蓝移,而低Z 材料则主要在激光入射方向产生较大蓝移。
关键词: 激光等离子体; 受激B rillou in 散射; Dopp ler 效应 中图分类号: O 437.2 文献标识码: A 受激B rillou in 散射(SB S )是激光等离子体中一个入射激光光波衰变为一个散射光波和一个离子声波的参量不稳定过程,它可发生在激光等离子体的整个次临界区[1,2]。
在惯性约束聚变物理研究中,SB S 会带来不利的影响,另外它的发生和激光等离子体的状态密切相关,由SB S 产生的散射光将为诊断激光等离子体状态提供依据[1,3]。
选择合适的激光2靶耦合方式控制激光等离子体状态的演变,将能有效降低聚变对激光器件的要求。
因此,通过对不同角度的SB S 光谱结构的观测,来研究0.351Λm 激光与不同靶材作用对SB S 光谱结构的影响。
1 实验条件和结果F ig .1 Experi m ent setup s 图1 实验装置布置图 星光 钕玻璃激光装置以三倍频输出,激光输出波长为0.351Λm ,激光输出能量为70J ,激光脉冲宽度为800p s ,激光入射靶面功率密度约为1×1014W c m 2,激光以45°入射<600Λm 的平面盘靶,靶材料分别为CH ,CH +A u 的多层靶(10层8nmA u +3nm CH )及A u ,实验利用两台OM A 4光谱仪分别在激光背向和侧向30°探测了SB S 的光谱结构。
实验布置如图1所示。
图2给出0.351Λm 激光作用平面CH 材料靶时,在激光入射背向和侧向得到的红移SB S 光谱,在两方向上散射光谱结构完全一致,只是相对有一个平移,其中背向散射光谱相对侧向有0.4nm 的蓝移。
图3和图4是0.351激光与A u 盘靶和多层靶作用时,在背向和侧向得到的散射光谱,与CH 靶作用一样,各方向散射光谱结构相似,只是散射光谱变窄,但是侧向光谱相对背向出现了约0.1nm 的蓝移。
Ξ国家自然科学基金资助课题(19735002)1999年7月28日收到原稿,2000年2月12日收到修改稿。
蒋小华,男,1968年8月出生,硕士,助研F ig .2 Back and side scatteringspectra in CH p las m a 图2 CH 材料中的背向和侧向SBS光谱F ig .3 Back and side scattering spectra in A u p las m a 图2 A u 材料中的背向和侧向SBS光谱F ig .4 Back and side scattering spectra in m ulilayer p las m a图4 多层靶中的背向和侧向SBS 光谱2 分析和讨论 在激光等离子体相互作用中,SB S 的三波非线性过程满足能量动量守恒关系Ξ0=Ξs +Ξi ,k 0=k s +k i ,下标0、s 、i 分别代表入射光波、散射光波和离子声波,同时,三波色散关系满足Ξ20,s =Ξ2p e +k 20,s c 2,Ξ2i =k 2i c 2s ,Ξp e 为激光等离子体频率,c s 为激光等离子体中的离子声速。
由于Ξi νΞ0,散射光波将带走大部分的入射激光能量离开激光等离子体。
同时,由于三波匹配关系和色散关系的约束,散射光谱的结构将反映三波共振区域的激光等离子体状态。
在远离激光等离子体临界密度(n c )区域内,三波共振耦合的散射光波沿不同方向传播的光谱结构相似,且与激光等离子体的电子密度、温度有关,即(Ξ0-Ξs ) Ξ0=(2c s c )(1-n n c )1 2。
在激光等离子体相互作用中,受入射激光作用及等离子体热膨胀的影响,激光等离子体将以一定流速u 通过三波共振区的密度面,将给散射光带来Dopp ler 频移∃ΞD =k s u 。
在远离激光等离子体的临界密度区域激发的SB S 光谱结构,主要由三波共振区域的电子密度分布决定,等离子体的流体运动则仅带来光谱的平移。
从图2可以看出,0.351Λm 激光与CH 靶作用时,沿背向和侧向激发的SB S 光谱结构一致,即SB S 在同一区域内被激发获得增益后,沿各自波矢方向离开等离子体。
但由于激光等离子体流体运动的非各向同性,等离子体运动的Dopp ler 效应导致侧向散射光波和背向散射光波有一个相对平移。
比较图2和图3可以看到,激光等离子体流体运动给SB S 带来不同的Dopp ler 频移,当0.351Λm 激光与高Z 材料靶作用时,Dopp ler 效应给侧向SB S 光谱带来更多的蓝移,而当0.351Λm 激光与低Z 材料作用时,则给背向SB S 光谱带来更多的蓝移。
这表明星光 装置条件下,激光以45°入射靶面时等离子体状态二维效应比较严重,等离子体沿不同方向运动速度不同,由Dopp ler 频移公式,在激光与低Z 的CH 材料靶作用时,靶背向运动为等离子体的主要方向,背向和侧向30°的等离子体运动速度差为3.4×107c m s ,而激光与高Z 的A u 盘靶作用时则相反,两者速度差为1.1×107c m s 。
在激光等离子体相互作用过程中,等离子体运动主要由入射激光作用和等离子体的热膨胀运动决定。
入射激光作用产生等离子体,激光动量转化为等离子体动量,而由于前面靶—等离子体反作用,等离子体将沿入射激光反方向运动。
同时,激光与等离子体相互作用时,等离子体吸收激光能量,形成的高温等离子体将产生热压力,驱动等离子体作各向同性的热膨胀,当等离子体离平面靶靶面较近时,由于受到靶平面约束,等离子体热膨胀将主要沿平面靶法向进行,形成等离子体沿法向流动,离靶面越近,影响越大。
当激光垂直入射靶面时,激光压力和等离子体热膨胀方向一致,等离子体电子密度状态基本满足一维分布,而当激光斜入射靶面时,两者方向不同,等离子体电子密度状态将偏离一维分布,等离子体的流动速度将具有二维效应,同时在等离子体离靶面不同的地方,靶面对等离子体状态的影响不同,等离子体沿不同方向流动的速度也不一样。
当激光45°作用于低Z 的CH 平面靶时,等离子体电子密度尺度较94第1期蒋小华等:激光等离子体的受激B rillou in 散射05强激光与粒子束第12卷大(L=c s t),SB S三波共振区域离靶面相对较远,靶面对等离子体运动影响较少。
同时,等离子体电子温度较低,等离子体的热压力也较小,等离子体运动速度沿入射激光方向较大,在背向给SB S光谱带来更大的蓝移,而激光45°与高Z的A u靶作用时,等离子体尺度相对较少,SB S三波共振区离靶面较近,等离子体沿靶面法向热膨胀速度较大,则在法向方向带来SB S的极大蓝移,而在背向蓝移较小。
对于掺杂少量低Z元素的多层靶(图4),由于CH原子数比较少,激光等离子体状态主要由高Z材料A u决定, SB S光谱结构及蓝移现象均与A u一致。
3 结 论 激光以45°入射平面靶时,激光等离子体的二维效应较严重,SB S光谱与等离子体状态关系密切。
在星光 装置输出条件下,激光与低Z材料耦合时,SB S光谱较宽,冕区激光等离子体在背向有极大的流体速度,从而给SB S带来极大蓝移;而与高Z材料作用时,冕区等离子体主要沿法向运动。
致 谢 感谢星光 装置运行小组和制靶小组人员的辛勤劳动。
参考文献1 K ruer W L.T he physics of laser p las m a interacti on.Canada:A ddisi on W esley,19882 L iu C S,et al.R am an and B rillouin scattering of electrom agnetic w ave inhomogeneous p las m a.P hy sics F lu id s,1974,17(6):1211～12193 常铁强等.激光等离子体相互作用与核聚变.长沙:湖南科学技术出版社,1991ST I M ULATED BR I LLOU IN SCATTER INGIN PLAS M A PROD UCED B Y0.351Λm LASERJ I AN G X iao2hua,ZH EN G Zh i2jian,L IW en2hong,L I U Yong2gangL abora tory f or L aser F usion,Institu te of N uclea r P hy sics and Che m istry,CA E P,P.O.B ox9192218M iany ang621900ZH EN G J ian,W AN G Y i2chaoCh ina U n iversity of S cience and T echnology,H ef ei230027 ABSTRACT: Sti m u lated B rillou in Scattering(SBS)spectra are repo rted from differen t angle in p las m a p roduced by0.351Λm laser.SBS spectra are affected by22D p las m a.W hen laser irradiates disk target at45°,back scattering is mo re b lue sh ift in low Z p las m a,bu t sidescattering are mo re b lue sh ift in h igh Z p las m a. KEY WOR D S: laser p las m a;sti m u lated B rillou in scattering;Dopp ler sh ift。