[发明专利]一种获取具有高度保真脉冲波形的受激布里渊散射光的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种获取具有高度保真脉冲波形的受激布里渊散射光的方法及装置，属于光学领域。

背景技术

受激布里渊散射(SBS)是产生相位共轭光最简单方便的方法，在改善激光光束质量、激光核聚变、以及激光脉冲压缩等方面具有广泛的应用前景。然而，像激光核聚变之类的应用，既需要相位共轭光，又要求其脉冲波形和泵浦光波形相同。然而，在现有的SBS产生装置中，一方面，SBS的阈值效应会改变脉冲前沿；另一方面，SBS的放大对泵浦脉冲后沿抽空，使整个脉冲压缩。虽然随着泵浦能量的增加，SBS脉冲宽度会增加，脉冲压缩有所缓解，但常用的聚焦型液体池结构产生的SBS脉冲波形经常会由于介质声子寿命过短或光学击穿而产生调制现象；同样，单模或者多模石英光纤等固体介质也由于声子寿命短等原因出现调制，波形保真度很差，现有SBS产生装置中SBS脉冲波形前沿变陡、脉宽变窄及调制引起的保真度差。

2004年《物理学报》第53卷第2期发表的《种子场对单池受激布里渊散射脉冲波形保真的影响》和2005年《Chinese Physics》第14卷第2期发表的《High pulse-shape fidelity realized in stimulated Brillouin scattering generator with Stokes seed injection》中提出利用种子场诱导单池SBS结构获得与抽运光脉冲波形高保真的Stokes放大光脉冲，得到了90％的脉冲波形保真度。然而，从论文中可以看出，实验装置相当复杂，需要5个SBS液体池，其实用性受到很大限制。这篇文章的核心思想是在SBS产生池中引入种子光，在其诱导下产生SBS，从而使SBS阈值降低，减少脉冲前沿的形变；通过增加种子光的强度来增加SBS脉宽，二者结合提高SBS脉冲波形保真度。

综上所述，获得保真度较好的SBS脉冲波形，首先需要合理选择布里渊介质，其声子寿命要长、布里渊增益要高，避免调制现象发生；其次，设计SBS产生装置结构，有效降低SBS阈值，且能在高泵浦能量下避免光学击穿现象。

发明内容

本发明目的是为了解决现有布里渊散射光产生装置产生的SBS脉冲波形前沿变陡、脉宽变窄及调制引起的保真度差、以及现有改进装置结构复杂的问题，提供了一种获取具有高度保真脉冲波形的受激布里渊散射光的方法及装置。

本发明所述一种获取具有高度保真脉冲波形的受激布里渊散射光的方法，该方法为：激光器发出的P偏振态泵浦激光经过1/2波片透射后输出具有P偏振态分量和S偏振态分量的偏振泵浦光，所述P偏振态分量的偏振泵浦光依次经过偏振片和1/4波片透射后输出左旋圆偏振泵浦光，所述左旋圆偏振泵浦光经过耦合透镜进入液芯光纤中，由液芯光纤输出受激布里渊散射光；

液芯光纤的长度选取0.8m～2m之间，内径选取50μm～500μm之间，液芯光纤的内部装有的液体布里渊介质的折射率选取1.4～2之间，声子寿命选取1.5ns～15ns之间；

激光器发出的P偏振态泵浦激光的波长范围为300nm～10μm之间。

实现上述方法的装置：包括激光器、1/2波片、偏振片、1/4波片、耦合透镜和液芯光纤；

激光器发出的P偏振态泵浦激光的光轴上依次设置1/2波片、偏振片、1/4波片和耦合透镜，1/2波片与所述光轴的夹角为θ，偏振片与所述光轴呈布儒斯特角放置，1/4波片与所述光轴垂直，耦合透镜与所述光轴垂直；

激光器发出的P偏振态泵浦激光入射至1/2波片，1/2波片输出具有P偏振态分量和S偏振态分量的偏振泵浦光，并入射至偏振片，偏振片透射P偏振态分量的偏振泵浦光，偏振片反射S偏振态分量的偏振泵浦光，被偏振片透射输出的P偏振态分量的偏振泵浦光入射至1/4波片，1/4波片输出左旋圆偏振泵浦光，所述左旋圆偏振泵浦光入射至耦合透镜，耦合透镜输出耦合后的左旋圆偏振泵浦光进入液芯光纤中，由液芯光纤输出受激布里渊散射光。

上述装置可以进一步包括光电探测器，液芯光纤输出的受激布里渊散射光为右旋圆偏振光，所述右旋圆偏振光沿原路返回，经耦合透镜透射后，再入射至1/4波片，1/4波片将入射的右旋圆振光全部转换成S偏振态的光束，并经偏振片反射输出至光电探测器，光电探测器用于探测系统输出的SBS脉冲波形。

上述装置还可以进一步包括能量探测器，激光器发出的P偏振态泵浦激光入射至1/2波片，1/2波片输出具有P偏振态分量和S偏振态分量的偏振泵浦光，并入射至偏振片，偏振片反射的S偏振态分量的偏振泵浦光输出至能量探测器，能量探测器用于监测系统输入的泵浦能量。