大信号布里渊增强四波混频理论研究3-强激光与粒子束.pdf

　第 19 卷 　第 7 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 19 ,No . 7 　 　2007 年 7 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R T ICL E B EA M S J ul . ,2007 　 文章编号 : 　100 14322 (2007) 大信号布里渊增强四波混频理论研究 1 1 1 2 朱成禹 , 　吕志伟 , 　何伟明 , 　李晓光 ( 1. 哈尔滨工业大学 光电子技术研究所, 哈尔滨 150080 ; 　2 . 黑龙江大学 物理科学与技术学院, 哈尔滨 150080) ( ) 　　摘 　要 : 　针对高功率激光相位共轭装置的应用需求 ,阐述了布里渊增强四波混频 B EFWM 在这一领域 的应用潜力 ,并就该大信号强相互作用条件下 B EFWM 的作用机理及输出特征进行了系统的理论研究 ,揭示 了B EFWM 瞬态响应速度 、共轭光波形保真度及稳定性 、能量转换效率均随注入信号光的增强而提高的作用 特点 ,为该技术在中高强度激光相位共轭系统中的实际应用提供了理论依据 。 　　关键词 : 　布里渊增强四波混频 ; 　受激布里渊散射 ; 　相位共轭 ; 　波形保真度 　　中图分类号 : 　O437 . 2 　　　　文献标识码 : 　A ( ) 　　布里渊增强四波混频 B EFWM 是一种特殊的非简并四波混频效应 ,无阈值 ,小信号下可实现共轭光指数 增长 ,且对泵浦光束质量要求较低 。多年来人们对 B EFWM 的研究一直集中在微弱光学信号高倍率共轭放大 方面 ,并取得了良好的成果[ 13 ] ,然而从作用机理上看 ,B EFWM 的一些物理特性在中高强度激光系统的应用中 ( ) 同样具有很强的吸引力 ,并有望弥补当前以受激布里渊散射 SB S 为主要手段的高功率相位共轭装置的不 足[4 ] 。这些特性主要表现为 : ①在 B EFWM 中起着能量耦合作用的声波场是由光束相干拍频驱动所形成的 , 不像传统 SB S 那样起源于介质内的声学噪声 。其建立具有瞬时性 ,不受介质声学弛豫时间的影响 ,从而使 B EFWM 具有响应速度快的特点; ②B EFWM 声波场的非噪声起源 ,使得散射光在耦合增长过程中不存在竞 争 ,理论上可获得 100 %保真的相位共轭光输出 ,而不存在其它的非共轭模式成分 ; ③拍频驱动的共轭声子模 可以使起始共轭光的初相位得到精确控制 ,因此 ,B EFWM 具备将多路信号入射下各共轭光场相位锁定 ,实现 高质量激光并束及矢量相位共轭的能力 。针对强激光应用背景 , B EFWM 将表现为大信号强相互作用物理模 型 。本文通过该条件下B EFWM 耦合波方程的瞬态数值模拟 ,对相应的作用机理及其表现出的输出特征进行 系统研究 ,为该技术在中高强度激光相位共轭装置中的应用提供理论依据 。 1 　理论模型 　　B EFWM 物理模型如图 1 所示 ,其中 E , E 为相向 1 2