[发明专利]测量介质布里渊增益线型和线宽的装置及基于该装置测量介质布里渊增益线型和线宽的方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光非线性领域。 

背景技术

受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering，简称SBS)是非线性光学领域内一个重要的研究方向。SBS的一些特殊性质，如相位共轭、脉宽压缩、脉冲放大、以及关于慢光的研究，都备受各国科研工作者的青睐，并在海水盐度、温度监测，桥梁、管道应力监测等方面有着广阔的应用前景。 

在关于SBS的研究中，介质的布里渊线型和线宽一直以来都是一个非常重要的参数。尽管在光纤中，布里渊线型和线宽的测量已非常成熟，然而针对液体、固体、气体介质的布里渊线型和线宽的测量一直没有一种简单可行的方法。有人提出采用振-放双池结构，通过控制产生池介质温度改变Stokes信号光中心频率（由F-P标准具测量得到），与此同时测量放大池介质对不同频率Stokes信号光放大倍率获得SBS增益系数g随频率的变化关系，最后计算获得布里渊线型和线宽。但这种方法的Stokes信号光中心频率测量会受干涉条纹锐度的影响，而增益系数g的测量会受Stokes信号光自身线宽的影响，使得测量结果有较大的误差，甚至在Stokes信号光线宽与所测介质布里渊线型和线宽相近时，该方法所得结果将不再可信。另外有人在上述方法的基础上提出采用控制两种布里渊频移已知的混合介质体积比实现改变Stokes信号光中心频率，并通过体积比计算混合介质的布里渊频移，这种方法可以避免F-P标准具干涉条纹锐度的影响也相对来较为简单，但混合介质的布里渊频移通过介质混合体积比的相关计算结果是否可信对布里渊线型和线宽测量结果的可信度有直接影响，并且由于Stokes信号自身线宽带来的影响仍然无法消除。目前对布里渊线型和线宽的测量存在测量结果较大误差、测量结果可信度低和Stokes信号自身线宽对布里渊线型和线宽的测量结果有影响的问题。 

发明内容

本发明为了解决目前对布里渊线型和线宽的测量存在测量结果可信度低和Stokes信号自身线宽对布里渊线型和线宽的测量结果有影响的问题，从而提出了测量介质布里渊增益线型和线宽的装置及基于该装置测量介质布里渊增益线型和线宽的方法。 

测量介质布里渊增益线型和线宽的装置，它包括激光源、1/2波片、Stokes光产生系统、第一1/4波片、第一偏振片、斩波器、第二全反射镜、第一全反射镜、第三偏振片、 第三1/4波片、放大池、第二1/4波片、第二偏振片、第三全反射镜、测量系统和能量计，所述的Stokes光产生系统包括聚焦透镜和SBS产生池，测量系统包括衰减器、F-P干涉扫描仪、光电倍增管、取样积分器和计算机， 

激光源发射脉冲激光入射至1/2波片，经该1/2波片透射的脉冲激光入射至第一偏振片，经该第一偏振片的脉冲激光被分为反射的S₁₁和透射光P₂₁，所述的反射的S₁₁经过第一1/4波片入射至Stokes光产生系统，再由Stokes光产生系统产生的Stokes信号光沿入射光路返回至第一1/4波片，经过第一1/4波片透射的透射光P₁₁入射至第一偏振片，经该第一偏振片透射的透射光P₁₁顺次经过第一全反射镜、第三偏振片和第三1/4波片后入射至放大池的一端，经第二1/4波片透射的反射光的S₁₂再经第二偏振片反射后入射至测量系统；所述的透射光P₂₁顺次经过斩波器、第二全反射镜、第三全反射镜、第二偏振片和第二1/4波片后入射至放大池的另一端，经第三1/4波片透射的反射光S₂₁经过第三偏振片反射后入射至能量计，能量计的能量信号输出端与计算机的能量信号输入端连接； 

SBS产生池设置在聚焦透镜的焦平面上， 

衰减器的Stokes信号光输出端与F-P干涉扫描仪的Stokes信号光输入端连接， 

F-P干涉扫描仪的Stokes光频谱信号输出端与光电倍增管的Stokes光频谱信号输入端连接； 

光电倍增管的Stokes电信号输出与取样积分器的Stokes电信号输入端连接； 

取样积分器的Stokes积分信号输出端与计算机的Stokes积分信号输入端连接。 

基于测量介质布里渊增益线型和线宽的装置测量介质布里渊增益线型和线宽的方法， 

激光源发射脉冲激光入射至1/2波片，经该1/2波片透射的脉冲激光入射至第一偏振片，经该第一偏振片的脉冲激光被分为S态的线偏振光S₁₁和P态的线偏振光P₂₁，