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oe1(光电查) - 科学论文

33 条数据
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  • 非线性光纤光学 || 引言

    摘要： 本章导论旨在概述理解后续章节所讨论非线性效应所需关注的光纤特性。第一节从历史视角梳理光纤领域的发展进程；第二节探讨光纤的各类属性，包括光损耗、色度色散和双折射现象，其中重点分析色度色散——因其对超短光脉冲探测非线性效应研究具有重要性；第三节介绍由折射率强度依赖性和受激非弹性散射引发的各种非线性效应，包括自相位调制、交叉相位调制、四波混频、受激拉曼散射及受激布里渊散射等通过光纤非线性介质深入研究的典型效应（各效应将在独立章节详述）；第四节概述本书如何系统编排以探讨光纤中如此多样的非线性效应。

    关键词： 光纤光学、受激拉曼散射、四波混频、受激布里渊散射、色度色散、非线性效应、自相位调制、交叉相位调制、双折射

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 高强度激光-等离子体相互作用中受激布里渊散射激发准模导致的猝发行为

    摘要： 在高强度激光-等离子体相互作用中，强耦合模式（称为"准模"）由受激布里渊散射（SBS）激发。该准模的SBS还会与多离子种类等离子体中快模（或慢模）的SBS相互竞争，从而导致SBS反射率呈现低频爆发行为。准模与离子声波（IAW）之间的竞争是高强度激光-等离子体相互作用中SBS的重要饱和机制。这些结果清晰解释了SBS的低频周期性爆发行为，应被视为高强度激光-等离子体相互作用中SBS的饱和机制。

    关键词： 受激布里渊散射、惯性约束聚变、准模、离子声波、布里渊放大

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 非线性光纤光学 || 受激布里渊散射

    摘要： 受激布里渊散射（SBS）是光纤中可能发生的一种非线性过程，其产生所需的输入功率远低于受激拉曼散射（SRS）。当达到布里渊阈值时，该现象表现为产生携带大部分输入功率的逆向传播斯托克斯波。因此，SBS会限制光通信系统中的信道功率。同时，它也可用于制造基于光纤的布里渊激光器和放大器。本章专门讨论光纤中的SBS现象。第9.1节阐述SBS的基本原理，重点介绍布里渊增益谱；第9.2节聚焦连续波（CW）泵浦下的布里渊阈值及控制技术；第9.3节讨论光纤布里渊放大器及其特性；第9.4节关注SBS的动态特性，包括脉冲泵浦下的SBS以及SBS诱导调制不稳定性、光学混沌等现象；第9.5节则专门研究连续或脉冲工作的布里渊激光器。

    关键词： 布里渊放大器、布里渊阈值、布里渊激光器、光纤、非线性过程、受激布里渊散射

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • LPSE：激光辐照等离子体中交叉束能量传输的三维波动模型

    摘要： 本文描述的“激光-等离子体模拟环境”（LPSE）新组件是一个实用的数值模型，用于求解近单色、相干电磁波在不均匀无磁化等离子体中传播的耦合矢量方程。该模型能有效处理数值计算极具挑战性的半经典区域——当等离子体特征尺度远大于光波长且解呈现高度振荡特性时。其求解可覆盖一维、二维或三维空间及时间维度。该模型包含电磁波与低频等离子体扰动（即离子声响应，这是受激布里渊散射的成因）非线性耦合效应，其中诱导等离子体扰动被设定为叠加在包含空间变化等离子体密度与流速的预设大尺度非均匀背景上。我们的代码直接关联激光驱动惯性约束聚变中的交叉束能量转移问题，也可应用于其他多分量波动方程（或耦合波动方程）程函解不足的领域，例如超声光学散射、量子器件中的电子动力学或纳米尺度光-物质相互作用。

    关键词： 麦克斯韦求解器、参量不稳定性、半经典理论、激光-等离子体相互作用、非线性散射问题、受激布里渊散射

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年IEEE欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 提升脉冲单频光纤放大器功率以应用于相干激光雷达

    摘要： 在光学传感应用中，激光光源的性能受到传感系统需求的严格限制。对于通过多普勒效应（采用相干检测技术）测量风速的相干激光雷达而言，必须使用高相干性、高功率脉冲激光器并保证良好的输出光束质量，才能实现远距离精准测量。脉冲发射确保了沿视线方向的空间分辨率，而高相干性则保证了风速分辨率（通过频域测量实现）。因此，此类仪器激光光源设计的核心挑战在于：如何在提升输出功率的同时不改变其他特性参数。 光纤激光器与放大器凭借其紧凑结构和抗温变/机械波动稳定性，在高功率激光系统中展现出显著优势。当前发射光功率的提升主要受限于光纤内光场固有高约束性导致的非线性效应。在所有非线性效应中，受激布里渊散射（SBS）对单频或窄光谱光场的影响最为显著。为提升单频光纤激光器的功率，过去数十年间业界已研发多种抑制SBS的技术方案。这些技术可分为两类：作用于光场特性的方法与作用于光纤本体的方法。前者通过主动调控入射光波的相位或频率实现光谱域能量展宽；后者则通过最大化光纤纤芯半径、最小化光纤长度、施加温度梯度/掺杂浓度梯度/应变梯度等方式可控展宽SBS频谱，从而降低其有效增益。 本文综述了脉冲单频光纤放大器中抑制SBS的各项技术，并探讨其理论与技术局限性。在现有方案中，我们重点展示了基于应变梯度[1]及特制高掺杂大芯径有源光纤[2]的相干激光雷达专用光纤放大器实现方案。图1呈现了采用专利拉伸/压缩应变梯度技术处理有源光纤所取得的典型成果——在保持高相干激光发射优质光束质量的同时，输出功率可提升2-3倍。特别需要强调的是，这类无需主动器件的方案具有优异的鲁棒性，特别适用于嵌入式传感应用场景。

    关键词： 相干激光雷达、高功率脉冲激光器、受激布里渊散射、受激布里渊散射抑制、单频光纤放大器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年IEEE欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 自脉动光纤激光器中级联受激布里渊散射产生极端事件

    摘要： 十多年来，在各类光学系统中观测到了极端振幅事件和罕见不稳定性。特别是在拉曼光纤激光器、激光二极管或锁模激光器等耗散系统中，已观察到长尾统计特性和高度局域化的时间结构[1,2]。最新研究表明，受激布里渊散射(SBS)能在多种构型中触发极端事件产生——从自脉动光纤激光器[3,4]到Q开关随机光纤激光器[5]。众所周知，SBS的随机特性会促进随机分布巨脉冲的出现，这些脉冲可能导致光纤激光系统不可逆损伤。为理解和驾驭此类极端事件，必须建立并完善数值模型。 在自脉动光纤激光器领域，现有研究多仅考虑一两个基本斯托克斯阶数[6]。这类模型虽能良好描述掺铒光纤激光器通过SBS实现Q开关时的大幅脉冲间强度涨落，但未能预测任何极端事件[6]。本文在文献[3]模型基础上进行扩展，通过推广至更高斯托克斯阶数来研究其对自脉动激光器极端动力学的影响。该模型基于耦合振幅方程组，描述了激光波与布里渊波及其对应声场的时空动力学特性，以及各波增益的时间变化。我们还引入物质方程以表征有源光纤未泵浦段可能出现的饱和吸收效应。 研究表明：增加与增益介质相互作用的SBS阶数会呈现新动力学行为，从而产生单SBS阶数模型未能预测的极端事件。如图1所示，我们预测会出现振幅达到所谓显著波高27倍的脉冲，这证实了极端振幅事件的存在——此类巨脉冲可能达到光纤不可逆损伤阈值。我们还全面研究了影响动力学行为的不同参数（包括对激光器动态特性具有强影响并能调控激光不稳定性最高强度的斯托克斯阶数），并讨论了输入噪声等其他参数对系统动力学的影响，证明该简化模型能为理解SBS影响下的复杂随机动力学奠定基础。

    关键词： 受激布里渊散射、随机动力学、极端事件、光学系统、自脉动光纤激光器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 商用低成本二极管种子源的光纤放大器相干合成

    摘要： 相干光束合成（CBC）是实现高功率激光器功率放大的方法之一?？蒲南字型ǔ２捎玫凸β收呖砉庠唇蠧BC，但本报告使用低成本半导体激光源（光谱带宽<10 MHz），通过CBC方法研制出近衍射极限的300 W光纤激光器。该半导体激光经预放大光纤放大器放大后分为三路，每路采用自制功率放大器实现120 W输出。利用1×3衍射光学元件以约83%的效率合成放大器输出光束，通过随机并行梯度下降（SPGD）算法实现主动相位锁定。 高功率窄线宽光纤激光器面临的主要障碍是受激布里渊散射（SBS）。实验证明相位调制是抑制此类激光器SBS的有效手段——对单频激光施加相位调制时，其光谱会分裂为多个具有调制频率间隔的谱线。本研究采用正弦信号相位调制（30 MHz频率/10 V幅度）抑制SBS效应，并展示了该调制对激光光谱的影响。未调制时各通道最大输出功率约40 W，而施加调制后SBS阈值功率提升3倍。图中实线显示合成光束输出功率随泵浦二极管电流的变化曲线，虚线为反向输出功率?？杉畲蠓聪蚬β式鑫?10 μW，证实SBS效应已被有效抑制。

    关键词： 受激布里渊散射、二极管激光器、相位调制、相干光束合成、光纤放大器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 具有放大自发辐射输出的掺镱光纤MOPA高能脉冲运行

    摘要： 高能量脉冲光纤激光器因其卓越特性（如高平均功率、衍射极限光束质量、结构紧凑及操作灵活性强）在工业、科学、计量和国防等诸多领域极具应用价值。然而，受限于光纤纤芯尺寸较小，非线性光学效应（如受激布里渊散射SBS、受激拉曼散射SRS、自聚焦等）常导致其脉冲能量受限，进而引发运行不稳定和光纤灾难性损伤。通过增大纤芯尺寸并缩短光纤长度虽能简单直接地解决该问题，但会牺牲光束质量并加剧热效应?；诠庀说某夤庠矗‵SS，有时称为放大自发辐射ASE光纤光源）可作为替代方案——在保持光纤激光器优良光束特性的同时，从常规阶跃折射率光纤实现更高脉冲能量。由于FSS具有无纵模的宽光谱特性，其光谱功率低于光纤激光器，从而提高SBS阈值以实现高能量脉冲产生。本研究报道了光纤基超荧光光源的脉冲运行情况：采用ASE光源作为种子源的Yb光纤MOPA系统成功产生了高能量超荧光光脉冲，并针对不同重复频率、脉宽及光谱线宽测试了其性能表现，相关结果与Yb光纤激光器进行了对比分析。

    关键词： ASE光纤光源、自聚焦、基于光纤的超荧光光源、非线性光学现象、放大自发辐射、受激布里渊散射（SBS）、受激拉曼散射（SRS）、镱光纤主振荡功率放大器（Yb光纤MOPA）、高能脉冲光纤激光器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 受激布里渊散射光反馈作用下大功率激光二极管动力学行为研究

    摘要： 本工作提出一种基于受激布里渊散射(SBS)的新型光反馈方案。采用1450nm高功率激光二极管在4公里长光纤中激发布里渊反向散射，并将后向散射光重新注入激光二极管形成光反馈。射频谱实验结果清晰显示出11.46GHz的布里渊频移。尽管频移量极大，但采用SBS光反馈的激光二极管仍呈现丰富动力学特性。我们还建立了与激光驱动电流相关的射频谱图谱。与传统光反馈方案对比发现，两种配置的动力学行为存在显著差异。自相关函数分析表明，SBS反馈方案完全消除了时延特征，这与传统反馈方案形成鲜明对比。

    关键词： 受激布里渊散射、光反馈、混沌激光

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 利用光谱分布实现高功率激光器中降低调频-调幅转换的光学平滑技术

    摘要： 高功率纳秒级能量激光器（如"激光兆焦耳"装置）需要采用光学平滑技术，以使其焦斑尽可能均匀化。这能显著抑制激光-等离子体相互作用过程中产生的参量不稳定性（如受激布里渊散射）。频谱色散平滑技术是最常用的方法之一，其原理是通过相位调制实现频谱展宽。但由于传输损耗，部分相位调制会转化为有害的强度调制，从而引发激光非线性效应和光学损伤，这种现象被称为"调频-调幅转换"。针对"激光兆焦耳"装置每束"光束"（四重束）可拆分为四个子光束的结构特点，我们证明将频谱展宽过程分配至各子光束实施，可在保持抑制受激布里渊散射的平滑性能同时，将调频-调幅转换率从30%降至10%。

    关键词： 调频到调幅转换、受激布里渊散射、光学平滑、光谱分布、高功率激光器

    更新于2025-09-11 14:15:04