[发明专利]利用一次受激布里渊散射光限幅获得时域平顶光束的方法

说明书

技术领域

本发明涉及非线性光学领域，具体涉及的是一种利用受激布里渊散射光限幅获得时域平顶光束的方法。

背景技术

一般激光器输出的脉冲波形是高斯型，但是有些领域却需要平顶脉冲的激光光束，例如在激光材料加工(如激光焊接和激光钻孔)，激光核聚变，激光临床医学(如准分子激光治疗近视)，激光平版印刷，探测阵列激光雷达，激光扫描，光学信息处理、存储和记录等领域均需要时域平顶光束，因此时域平顶光束的研究具有一定的意义。目前对平顶光束的研究主要集中在空域，时域研究比较少，T.Kanabe曾用脉冲堆积方法获得过时域平顶光束，但是使用装置过于复杂，实际应用受到了一定的限制。

关于受激布里渊散射用于产生相位共轭光和压缩激光脉冲等已经有广泛研究，所研究的都是布里渊介质中后向散射光(Stokes光)的特性。而对受激布里渊散射光限幅(产生受激布里渊散射效应之后的透射光)时域脉冲波形的特性却少有研究。当泵浦光能量超过受激布里渊散射阈值时，泵浦光与布里渊介质发生较强的受激布里渊散射作用，导致泵浦光能量迅速地向Stokes光能量转移，进而导致受激布里渊散射光限幅时域脉冲波形具有非常平的限幅特性。

2004年《物理学报》第53期发表的《受激布里渊散射介质CCl₄中脉冲传输与功率限幅特性》首次研究了受激布里渊散射光限幅时域脉冲波形。结果表明，虽然一次受激布里渊散射光限幅时域脉冲波形具有平的限幅特性，但是时域脉冲波形前面有一个尖峰，后面才是平台。这是因为受激布里渊散射的产生是基于介质声子场建立，它的建立需要一定的弛豫时间，该弛豫时间之内泵浦光前沿能量直接透过布里渊介质，向Stokes场转移不彻底，从而导致尖峰的出现。由此可知，若布里渊介质的声子寿命变短，声子场的建立加快，那么泵浦光前沿能量向Stokes场转移的就越彻底，受激布里渊散射光限幅时域脉冲波形前沿的尖峰就变小，甚至会消失。显然，时域脉冲波形前面的尖峰对光限幅作用是极其不利的。

公开号为CN1740889的《利用两次受激布里渊散射光限幅获得平顶光束的方法》虽然也成功获得了平顶光束，但是此方法使用装置复杂、受激布里渊散射光限幅输出能量损失较大，影响了时域平顶光束的输出效果，对时域平顶光束的应用不够便利。

发明内容

本发明的目的是为了解决非线性限幅机制无法应用于高功率激光系统的防护，及现有获得平顶光束的方法使用装置复杂、受激布里渊散射光限幅输出能量损失大的问题，从而提供了利用一次受激布里渊散射光限幅获得时域平顶光束的方法，它是基于受激布里渊散射原理的将高斯光变为平顶光束的方法。

本发明的一次受激布里渊散射系统包括1/2波片、偏振片、1/4波片、透镜和振荡池，实现光限幅获得时域平顶光束的方法是：系统输入s偏振泵浦光经1/2波片透射后得到p偏振泵浦光，所述p偏振泵浦光经偏振片透射后入射至1/4波片，经所述1/4波片透射后得到圆偏振泵浦光，所述圆偏振泵浦光经透镜聚焦到振荡池中，并与振荡池中的布里渊介质产生受激布里渊散射效应，所述散射效应产生的透射光为系统输出的时域平顶光束，所述振荡池中的布里渊介质的声子寿命的范围在0ns～0.3ns之间。

本发明的方法具有使用装置简单、适用波长范围广、容易控制等优点，使非线性限幅机制能够应用于高功率激光系统的防护。受激布里渊散射光限幅时域平顶脉冲光束的获得，不仅对时域平顶脉冲光束的应用提供了诸多便利，而且为受激布里渊散射开辟了新的应用领域。

附图说明