水中受激布里渊散射脉冲的反常压缩

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．5(2014)054202水中受激布里渊散射脉冲的反常压缩张磊十李金增(中国科学院国家天文台，北京100012)(2013年10月18日收到；2013年11月4日收到修改稿)受激布里渊散射(SBS)具有脉冲压缩的特性，受激布里渊散射的脉冲宽度随着抽运能量的增大而变小，在水中可以达到几百皮秒的量级．本文在实验上观察到一种受激布里渊散射的脉冲宽度随抽运能量增大而变大的现象，这里称之为反常压缩．SBS的脉冲反常压缩和脉冲压缩与抽运光的强弱会聚情况有关．利用数值模拟，模拟

2、了强弱会聚情况下抽运光在水中的传输规律，强弱会聚情况的抽运光对受激布里渊散射形成的有效增益长度不同：抽运光强会聚时有效增益长度短，形成SBS脉冲宽度的反常压缩；弱会聚时有效增益长度长，也就是正常的SBS脉冲压缩．关键词：受激布里渊散射，脉冲压缩，强弱会聚PACS：42．65．Es，78．35．+c，42．62．EhDOI：10．7498／aps．63．054202在本文中，我们在实验中同时发现了这两种变1引言化规律其中一种为正常压缩，另一种为反常压缩．我们测量了不同抽运能量下的受激布理渊散射的受激布里渊散射fSBS)

3、是非线性光学中的一脉宽，抽运光在不同的会聚情况，受激布里渊散射个重要的研究领域[1-8】，其中脉宽压缩效应[9-17]的脉冲宽度随着抽运能量的提高变化规律是不同是SBS的一个特殊性质，关于SBS的脉宽压缩效应的．同时本文给出了用数值模拟的结果来解释这种在理论和实验了都得到了验证并且拥有广泛的应不同变化规律．用．Hon[n】为研究受激布里渊散射fSBS)脉冲压缩方面的先驱，在1980年根据受激拉曼散射fSRS)的2实验系统与测量结果脉冲压缩理论推导出受激布里渊散射的脉冲压缩的半经典理论，其中受激布理渊散的脉冲宽度反2．

4、1实验装置比于抽运光的能量即抽运光的能量越大，脉冲宽度越窄，压缩效应越明显．然而在1992年Menzel实验所用激光器为种子注入式Nd：YAG激光和Eichler[16]受激布里渊散射的过程进行了数值模器fcontinuumpowerliteprecisionplus)，脉宽为8拟，研究了抽运光的能量、介质的声子寿命、增益系ns，重复频率10Hz，宽带线宽为30GHz，种子注入数，会聚深度等对受激布里渊散射中的声子场分时的窄带线宽为90MHz，输出波长为532nm，单布和脉冲形状的影响．他们的研究表明，受激布理脉冲能

5、量为1．5J．激光器输出竖直偏振光，经半波渊散射具有脉宽压缩效应，受激布理渊散射的脉冲片后变成水平偏振光并以高透射率通过光束分束宽度随着入射能量的增加而变大．这样我们发现镜PBS，透射光再经四分之一波片后变成圆偏振Menzel和Eichler的研究与Hon有相悖的地方．这光，圆偏振光被透镜会聚到水槽中．当激光会聚到两个受激布里渊散射脉冲宽度随抽运能量变化的水中并达到受激布里渊散射的阈值后，产生背向传规律的分析都是在理论层面上，并没有相关的实验播的受激布里渊散射，由相位共轭特性并再次经过报道．四分之一波片变成竖直偏振光

6、被偏振分束镜以高十通讯作者．E-mail：zhanglei@nao．cas．cn@2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyhttp：／／wulixb．iphy．ac．cn054202—1

7、岬物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．5(2014)054202反射率反射到探头1f型号为Electro—OpticsTech—nology公司的ET2000，上升沿时问小于200ps)，2．2实验结果用示波器f型号AgilentmodelDS07104A，带宽11)在水槽前壁放置F=150

8、mill的透镜进行GHz)来记录受激布里渊散射的脉冲时域图．剩余会聚时，不同抽运能量激发的受激布里渊散射的斯的抽运脉冲光继续沿着水槽向前传播，透过水槽的托克斯分量的脉冲如图2所示．后壁入射到探头2f型号是Electro—OpticsTechnol—图2是示波器记录的受激布里渊散射的脉冲ogy公司的ET2000上升沿时间小于200ps)，在示和透射的抽运光脉冲的时域脉冲形状图．它们是示波器上以同时获得剩余的透射抽运激光的脉冲时域图．这样我们可以通过观察泵浦能量的变化，波器截图，横轴表示时，纵轴表示强度．『}】图2可来知

9、道在受激布里渊散射过程中，抽运能量的被抽以看出，在利用F=150llm的透镜进行会聚时，运情况．住实验巾我们通过改变分之一波片的角随着抽运能量的增加(0．81．3nlJ)受激布里渊散度来改变抽运光能量的大小．这样可以保持激光器射的脉冲宽度(1．92—2．28ns)是变大的；在实验中，的]作状态不变，也就保证了激光器输出的是一个当抽运能量大于1．