初始强共轭声子场改善SBS性能研究

论文摘要

受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering--SBS）相位共轭技术在高功率激光系统中有着潜在的应用价值,尤其在ICF激光驱动器总体方案设计中要求SBS后向散射光具有很高的稳定性。SBS对应的声子场起源于随机噪声,因此SBS会在阈值的起始点存在抖动,在SBS产生池中事先引入共轭声子场,能避免随机抖动,从而提高稳定性,诱导声子场是较有效的方法。本文对诱导声子场下的SBS作了理论和实验研究。首先由受激布里渊散射过程基本耦合波方程组,借鉴前人工作,建立了诱导声子场下的SBS理论模型,并建立了用于数值计算的物理模型,在时间上使用隐式有限差分,在空间上使用后向差分法,对耦合波方程组离散化。由理论计算模型,编制了模拟数值计算程序,对诱导声子场下的SBS输出共轭光的波形和稳定性随主泵浦光延迟时间、参考光强、主泵浦光强、介质增益系数、会聚透镜的焦距的变化规律进行了数值计算,得到主泵浦光的最佳延迟时间和参考光的最佳强度。根据数值模拟的结果,选择与之尽量一致的实验条件,对诱导声子场下的SBS的输出共轭光的稳定性进行了实验研究,实验得出的规律与理论计算基本一致:声子场的提前建立,大大缩短了SBS到达阈值的时间,实现了SBS输出共轭光的波形和稳定性的改善。理论和实验还得到如下规律:主泵浦光延迟时间为参考光脉宽的2倍,参考光强为主泵浦光强的1/10时建立的诱导声子场是最佳的。理论上还得到:随着主泵浦光峰值功率密度的增强,输出共轭光稳定性提高;随着介质增益系数的增加,输出共轭光稳定性缓慢变差;焦距对输出共轭光稳定性影响较大,短焦距输出共轭光稳定性较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 SBS 相位共轭技术研究与应用
• 1.2.1 SBS 相位共轭技术理论研究
• 1.2.2 SBS 相位共轭技术应用研究
• 1.2.3 运用BEFWM 机理改善SBS-PCM 的应用研究
• 1.3 本论文的研究内容与安排
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方案
• 1.4 本论文的结构安排
• 第2章 诱导声子场下的SBS 计算模型的建立
• 2.1 引言
• 2.2 诱导声子场下的SBS 数值模拟的物理模型
• 2.3 诱导声子场下的SBS 数值模拟的数学模型
• 2.4 诱导声子场下的SBS 数值计算方法
• 2.4.1 方程组中积分项的离散化
• 2.4.2 耦合波方程的离散化
• 2.5 本章小结
• 第3章 诱导声子场下的SBS 数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 主泵浦光的延迟时间对输出共轭光的影响
• 3.3 各参数对诱导声子场下的SBS 的影响
• 3.3.1 主泵浦光强度对输出共轭光的影响
• 3.3.2 介质对输出共轭光的影响
• 3.3.3 聚焦透镜焦距对输出共轭光的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 诱导声子场下的SBS 实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验装置
• 4.3 实验结果及分析
• 4.3.1 主泵浦光延迟对输出共轭光稳定性的影响
• 4.3.2 不同主泵浦光强对输出共轭光稳定性的影响
• 4.3.3 不同参考光强对输出共轭光稳定性的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录Ⅰ 数值模拟计算程序
• 致谢