受激布里淵散射相位共軛鏡實驗研究

王大偉 崔宇 楊坤

摘要：本文介紹了受激布里淵散射（SBS）相位共軛鏡和光限幅技術基本原理及特性，并通過實驗畫出了SBS能量反射率隨入射光能量變化的實驗曲線和SBS光限幅能量隨入射光能量變化的實驗曲線。

關鍵詞：受激布里淵散射；光學相位共軛；光能量

0 引言

受激布里淵散射（SBS）相位共軛技術是獲得相位共軛光的重要手段，與其它非線性相位共軛技術相比，SBS相位共軛具有頻移小、結構簡單、高保真度和高反射率的特點，因此利用SBS實現光學相位共軛已成為非線性光學相位共軛領域重要的研究內容。

1 實驗基本原理

1.1.SBS相位共軛鏡

光學相位共軛是指這樣一種技術：它利用光學非線性效應，使任意光束中的每一個平面波分量的傳播方向及其在任一處的相位因子發生反演。產生這樣一種相位共軛波的器件或裝置叫做相位共軛鏡（Phase Conjugating Mirror——PCM）。

SBS相位共軛鏡不僅能夠改善光束質量，而且還具有脈沖壓縮、激光組束等特性。

1.2.SBS光限幅原理

當入射光能量超過SBS閾值時，入射光與布里淵介質發生較強的SBS作用，導致入射光能量迅速地向Stokes光能量轉移，進而導致SBS光限幅輸出光能量具有非常 “平”的特性。

SBS能量反射率、透射率及透射光能量

入射光的增加先是線性增加，然后隨著入射光能量的增加趨于恒定值，具有良好的光限幅特性。SBS光限幅不僅具有良好的能量限幅特性，而且還具有脈沖波形的限幅特性。

2 實驗儀器與方法

2.1.實驗儀器

實驗裝置如圖1所示，Nd：YAG調Q激光器產生的p偏振光經1/4波片后變成圓偏振光，并入射到SBS系統中。SBS系統由SBS池和透鏡L組成，入射光首先被透鏡L聚焦到振蕩池中產生SBS作用，并產生Stokes光。偏振片P和1/4波片組成隔離器，防止后向Stokes光進入YAG激光器。產生的Stokes光通過1/4波片后變為s偏振光，并被偏振片P反射，發散的SBS光限幅輸出光經過透鏡L2變為平行光。入射光、SBS光限幅輸出光和Stokes光的能量用能量計ED200探測，波形用示波器。

2.2.實驗方法與步驟

1.測出SBS壓縮脈沖波形，并畫出SBS

能量反射率隨入射光能量變化的實驗曲線，如圖2所示，黃色曲線為入射光脈沖波形，綠色曲線為Stokes光脈沖波形，從圖中可以看出SBS效應有效的壓縮了入射光脈沖，壓縮倍數約為2-3倍。

如圖3所示為SBS效應Stokes光反射率的變化曲線，與圖3（a）相比較可以看出圖像變化規律與理論基本一致。

2.測出SBS透射光（光限幅）脈沖波形，畫出SBS光限幅能量隨入射光能量變化的實驗曲線，如圖4為SBS透射光脈沖波形，其

中黃色曲線為入射光脈沖，綠色曲線為透射光脈沖波形。可以觀察到透射光脈沖明顯被“削平”了，這既是SBS效應透射光脈沖的限幅特性。

如圖5所示為SBS透射光能量的變化曲線，可以觀察到與理論曲線有較大的偏差。分析原因我覺得可能是受儀器靈敏度和峰值限制，能量太低，未達到SBS效應的閾值，只能看到低能量下的線性透過部分曲線或已經達到閾值但效果還不明顯。

參考文獻：

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