[發(fā)明專利]實(shí)現(xiàn)非共線布里淵放大頻率匹配的裝置和方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010251950.3
• 申請(qǐng)日: 2010-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN101907813A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂志偉;陳義;王雨雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/39
• 分類號(hào): G02F1/39;G02F1/35
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非線性光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及實(shí)現(xiàn)布里淵放大頻率匹配的裝置和方法。

背景技術(shù)

受激布里淵散射相位共軛光放大(簡(jiǎn)稱布里淵放大)是指在布里淵放大器中，泵浦光束從布里淵介質(zhì)池的一端入射，具有小光學(xué)頻移的種子光從布里淵介質(zhì)池的另一端入射，兩束光在沒有達(dá)到閾值的條件下相互干涉，由電致伸縮力產(chǎn)生空間調(diào)制光柵，如果兩束光具有適當(dāng)?shù)念l率失調(diào)，即種子光的頻移等于布里淵頻移，兩束光的相互作用和滯后于干涉模式的移動(dòng)光柵將導(dǎo)致能量從泵浦光到種子光的單向轉(zhuǎn)移。布里淵放大器與傳統(tǒng)的放大器相比，具有窄的增益帶寬、增益只在一個(gè)方向上、只在泵浦脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)存在增益等優(yōu)點(diǎn)，其在許多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用潛力。如在布里淵散射海洋監(jiān)測(cè)方面，布里淵放大可以對(duì)回波弱信號(hào)進(jìn)行頻譜選擇性光放大，抑制其他噪聲頻率光波的放大，從而大幅度增加探測(cè)距離，提高信噪比。在激光組束方面，基于布里淵放大原理，可以利用一束Stokes光逐級(jí)抽取抽運(yùn)光束中的能量，使多束光的能量向一束光轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)合成輸出，其具有相干性好，光強(qiáng)空間分布勻滑，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)。

目前關(guān)于布里淵放大的研究主要集中在共線布里淵放大方面，即Stokes種子光和抽運(yùn)光處于共軸情況：對(duì)于弱信號(hào)放大，由于抽運(yùn)光的背向散射噪聲與Stokes光共軸同向，當(dāng)信號(hào)比較弱時(shí)容易被噪聲淹沒，從而無法獲得有效的放大。基于共線布里淵放大的激光串行組束，共軸的抽運(yùn)光和Stokes光的注入和放大后Stokes光的提取需要通過偏振片和波片匹配來完成，這增加了光路的復(fù)雜程度，對(duì)光束的偏振度要求較高。而且在這種共線布里淵放大結(jié)構(gòu)的每個(gè)介質(zhì)池中，Stokes光只能完成對(duì)一束抽運(yùn)光的能量提取，因此要實(shí)現(xiàn)激光串行組束需要大量的光學(xué)元器件，從而會(huì)帶來很大的系統(tǒng)損耗。為了解決共線布里淵放大的上述問題，研究者又開展了Stokes光和抽運(yùn)光存在一定角度的非共線布里淵放大研究。然而由于在布里淵放大中聲波頻率因交角變化而改變，所以Stokes光、抽運(yùn)光和聲波場(chǎng)三者共線情況下頻率匹配會(huì)因Stokes光與抽運(yùn)光交角的出現(xiàn)而頻率失諧，并且頻率失諧量會(huì)隨著交角變大而增加，從而導(dǎo)致非共線布里淵放大的增益下降。因此在實(shí)驗(yàn)中人們發(fā)現(xiàn)隨著交角的增大布里淵放大的增益會(huì)隨之下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的非共線布里淵放大技術(shù)存在因?yàn)榻唤窃斐深l率失諧而導(dǎo)致增益下降的問題，提出一種實(shí)現(xiàn)非共線布里淵放大頻率匹配的裝置和方法。

實(shí)現(xiàn)非共線布里淵放大頻率匹配的裝置，它包括激光器1、1/2波片2、偏振片3、1/4波片4、Stokes光產(chǎn)生系統(tǒng)5、第一全反鏡6、第二全反鏡7、第三全反鏡8和Stokes光放大系統(tǒng)9，激光器1發(fā)出的光入射至1/2波片2，經(jīng)1/2波片2出射的光入射至偏振片3后被分成反射光s和透射光p，所述反射光s經(jīng)過1/4波片4入射至Stokes光產(chǎn)生系統(tǒng)5，再由Stokes光產(chǎn)生系統(tǒng)5沿入射光路返回至1/4波片4，經(jīng)過1/4波片4的透射光p’經(jīng)過偏振片3透射后入射至第一全反鏡6，再由第一全反鏡6反射后入射至Stokes光放大系統(tǒng)9的一端，所述透射光p經(jīng)過第二全反鏡7和第三全反鏡8反射后入射至Stokes光放大系統(tǒng)9的另一端。

實(shí)現(xiàn)非共線布里淵放大頻率匹配的方法，它是基于實(shí)現(xiàn)非共線布里淵放大頻率匹配的裝置完成的，激光器1發(fā)出的光入射至1/2波片2，經(jīng)過1/2波片2出射的光傳播至偏振片3后被分成p態(tài)線偏振光p和s態(tài)線偏振光s，所述s態(tài)線偏振光s經(jīng)過偏振片3反射至1/4波片4，s態(tài)線偏振光s經(jīng)1/4波片4透射后變成圓偏振光o后入射至Stokes光產(chǎn)生系統(tǒng)5，與Stokes光產(chǎn)生系統(tǒng)5內(nèi)的混合介質(zhì)發(fā)生作用，產(chǎn)生具有布里淵頻移的后向Stokes光，后向Stokes光沿入射的圓偏振光o的光路返回至1/4波片4，經(jīng)過1/4波片4的后向Stokes光變成p態(tài)線偏振光p’，所述p態(tài)線偏振光p’經(jīng)過偏振片3透射至第一全反鏡6，p態(tài)線偏振光p’由第一全反鏡6反射后作為種子光從Stokes光放大系統(tǒng)9的一個(gè)端面入射至Stokes光放大系統(tǒng)9的增益介質(zhì)內(nèi)，所述p態(tài)線偏振光p經(jīng)過偏振片3透射至第二全反鏡7，p態(tài)線偏振光p經(jīng)過第二全反鏡7和第三全反鏡8反射后作為抽運(yùn)光從Stokes光放大系統(tǒng)9的另一個(gè)端面入射至Stokes光放大系統(tǒng)9的增益介質(zhì)內(nèi)，抽運(yùn)光和種子光在Stokes光放大系統(tǒng)9的增益介質(zhì)內(nèi)相交角度為θ，抽運(yùn)光和種子光在Stokes光放大系統(tǒng)9相互作用后，抽運(yùn)光實(shí)現(xiàn)向種子光的能量轉(zhuǎn)移，放大后的輸出光由抽運(yùn)光的入射端面從Stokes光放大系統(tǒng)9輸出。