水體參數對受激布里淵散射閾值及增益的影響*

許錦 郭洋寧 羅寧寧 李淑靜 史久林? 何興道?

1) (北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院, 北京 100191)

2) (南昌航空大學, 江西省光電信息科學與技術重點實驗室, 南昌 330063)

受激布里淵散射在激光雷達海洋遙感領域具有廣泛應用, 而水體參數變化對其閾值及增益等關鍵特征參數影響的研究還很缺乏.本文利用分布式噪聲模型及耦合波方程, 理論分析了水的溫度、壓強和衰減系數對受激布里淵散射閾值和增益系數的影響.在理論分析基礎上, 設計了一種溫度壓強可控實驗系統, 采用平均衰減系數法實驗測量了不同溫度、壓強及衰減系數下的閾值和增益系數.結果表明, 受激布里淵散射閾值隨壓力和衰減系數的增大而增大, 隨溫度的升高而減小, 而增益系數則呈現與閾值相反的變化趨勢.溫度和衰減系數對閾值和增益系數的影響大于壓力.研究結果對受激布里淵散射激光雷達海洋遙感探測具有重要意義.

1 引 言

受激布里淵散射(stimulated Brillouin scattering, SBS)是由入射高功率激光與介質內聲波場相互作用而產生的[1-3], 是一種典型的非線性散射效應, 其所具有的脈寬壓縮、高能量反射率、多普勒頻移等特殊性質使其在高功率短脈沖激光的獲取[4]、窄帶射頻和光信號濾波[5,6]、超寬帶信號的產生[7]、高靈敏度和高特異性的布里淵散射顯微鏡的研制[8,9]和激光雷達水下目標探測[10]等領域具有廣泛應用.其中, SBS激光雷達海洋遙感探測技術具有信噪比高、探測距離遠和信……