实现非共线布里渊放大频率匹配的装置和方法，涉及实现布里渊放大频率匹配的装置和方法。解决了现有的非共线布里渊放大技术存在因为交角造成频率失谐而导致增益下降的问题。激光器发出的光入射至１／２波片，再传播至偏振片后被分成光ｐ和光ｓ，光ｓ反射至１／４波片，经１／４波片透射后变成光ｏ后入射至Ｓｔｏｋｅｓ光产生系统，产生后向Ｓｔｏｋｅｓ光，后向Ｓｔｏｋｅｓ光沿入射原路返回，经过１／４波片后变成光ｐ’，光ｐ’经过偏振片透射至第一全反镜，光ｐ’由第一全反镜反射后作为种子光从Ｓｔｏｋｅｓ光放大系统的一个端面入射，光ｐ经过偏振片透射至第二全反镜，光ｐ经过第二全反镜和第三全反镜反射后作为抽运光从Ｓｔｏｋｅｓ光放大系统的另一个端面入射。本发明专利技术适用于对种子光进行非共线布里渊放大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非线性光学领域，具体涉及实现布里渊放大频率匹配的装置和方法。
技术介绍
受激布里渊散射相位共轭光放大(简称布里渊放大)是指在布里渊放大器中，泵 浦光束从布里渊介质池的一端入射，具有小光学频移的种子光从布里渊介质池的另一端入 射，两束光在没有达到阈值的条件下相互干涉，由电致伸缩力产生空间调制光栅，如果两束 光具有适当的频率失调，即种子光的频移等于布里渊频移，两束光的相互作用和滞后于干 涉模式的移动光栅将导致能量从泵浦光到种子光的单向转移。布里渊放大器与传统的放大 器相比，具有窄的增益带宽、增益只在一个方向上、只在泵浦脉冲持续时间内存在增益等优 点，其在许多领域都有着重要的应用潜力。如在布里渊散射海洋监测方面，布里渊放大可以 对回波弱信号进行频谱选择性光放大，抑制其他噪声频率光波的放大，从而大幅度增加探 测距离，提高信噪比。在激光组束方面，基于布里渊放大原理，可以利用一束Stokes光逐级 抽取抽运光束中的能量，使多束光的能量向一束光转移实现合成输出，其具有相干性好，光 强空间分布勻滑，系统结构简单、可升级等优点。目前关于布里渊放大的研究主要集中在共线布里渊放大方面，即Stokes种子光 和抽运光处于共轴情况对于弱信号放大，由于抽运光的背向散射噪声与Stokes光共轴同 向，当信号比较弱时容易被噪声淹没，从而无法获得有效的放大。基于共线布里渊放大的激 光串行组束，共轴的抽运光和Stokes光的注入和放大后Stokes光的提取需要通过偏振片 和波片匹配来完成，这增加了光路的复杂程度，对光束的偏振度要求较高。而且在这种共线 布里渊放大结构的每个介质池中，Stokes光只能完成对一束抽运光的能量提取，因此要实 现激光串行组束需要大量的光学元器件，从而会带来很大的系统损耗。为了解决共线布里 渊放大的上述问题，研究者又开展了 Stokes光和抽运光存在一定角度的非共线布里渊放 大研究。然而由于在布里渊放大中声波频率因交角变化而改变，所以Stokes光、抽运光和 声波场三者共线情况下频率匹配会因Stokes光与抽运光交角的出现而频率失谐，并且频 率失谐量会随着交角变大而增加，从而导致非共线布里渊放大的增益下降。因此在实验中 人们发现随着交角的增大布里渊放大的增益会随之下降。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的非共线布里渊放大技术存在因为交角造成频率失谐而导 致增益下降的问题，提出一种。实现非共线布里渊放大频率匹配的装置，它包括激光器1、1/2波片2、偏振片3、 1/4波片4、Stokes光产生系统5、第一全反镜6、第二全反镜7、第三全反镜8和Stokes光 放大系统9，激光器1发出的光入射至1/2波片2，经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经过1/4波片4入射至Stokes光产生系统5， 再由Stokes光产生系统5沿入射光路返回至1/4波片4，经过1/4波片4的透射光ρ’经过3偏振片3透射后入射至第一全反镜6，再由第一全反镜6反射后入射至Stokes光放大系统 9的一端，所述透射光ρ经过第二全反镜7和第三全反镜8反射后入射至Stokes光放大系 统9的另一端。实现非共线布里渊放大频率匹配的方法，它是基于实现非共线布里渊放大频率匹 配的装置完成的，激光器1发出的光入射至1/2波片2，经过1/2波片2出射的光传播至偏 振片3后被分成ρ态线偏振光ρ和s态线偏振光s，所述s态线偏振光s经过偏振片3反 射至1/4波片4，s态线偏振光s经1/4波片4透射后变成圆偏振光ο后入射至Stokes光 产生系统5，与Stokes光产生系统5内的混合介质发生作用，产生具有布里渊频移的后向 Stokes光，后向Stokes光沿入射的圆偏振光ο的光路返回至1/4波片4，经过1/4波片4 的后向Stokes光变成ρ态线偏振光P’，所述ρ态线偏振光P’经过偏振片3透射至第一全 反镜6，ρ态线偏振光ρ’由第一全反镜6反射后作为种子光从Stokes光放大系统9的一 个端面入射至Stokes光放大系统9的增益介质内，所述ρ态线偏振光ρ经过偏振片3透射 至第二全反镜7，ρ态线偏振光ρ经过第二全反镜7和第三全反镜8反射后作为抽运光从 Stokes光放大系统9的另一个端面入射至Stokes光放大系统9的增益介质内，抽运光和种 子光在Stokes光放大系统9的增益介质内相交角度为〃，抽运光和种子光在Stokes光放 大系统9相互作用后，抽运光实现向种子光的能量转移，放大后的输出光由抽运光的入射 端面从Stokes光放大系统9输出。本专利技术的优点是1、Stokes种子光和抽运光存在交角，在角度较大时，依然能够 实现布里渊放大频率匹配，获得高效的布里渊放大。2、Stokes种子光和抽运光存在交角在 小角度范围内，布里渊放大具有高增益的同时解决了弱信号被噪声淹没的问题，能够获得 更小的弱信号放大。3、通过在SBS产生池和SBS放大池采用不同介质的方法，达到大角度非 共线布里渊放大的频率匹配，突破原来布里渊放大存在允许角度范围小的限制。4、在基于 非共线布里渊放大的激光串行组束应用中，有利于在单个SBS放大池内实现一束Stokes种 子光对多束抽运光的能量提取，可以减少大量光学元件，简化系统结构，提高组束效率。本 专利技术适用于对种子光进行非共线布里渊放大。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2是Stokes光产生系统5的示意图。图3是 Stokes光放大系统9的结构示意图。具体实施例方式具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，实现非共线布里渊放大频率匹配的 装置，它包括激光器1、1/2波片2、偏振片3、1/4波片4、Stokes光产生系统5、第一全反镜 6、第二全反镜7、第三全反镜8和Stokes光放大系统9，激光器1发出的光入射至1/2波片 2，经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经过 1/4波片4入射至Stokes光产生系统5，再由Stokes光产生系统5沿入射光路返回至1/4 波片4，经过1/4波片4的透射光P’经过偏振片3透射后入射至第一全反镜6，再由第一全 反镜6反射后入射至Stokes光放大系统9的一端，所述透射光ρ经过第二全反镜7和第三 全反镜8反射后入射至Stokes光放大系统9的另一端。具体实施方式二、结合图2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一的进 一步说明，Stokes光产生系统5由SBS产生池5_1和聚焦透镜5_2组成，所述SBS产生池 5-1设置在聚焦透镜5-2的焦平面上。具体实施方式三、本实施方式对具体实施方式二的进一步说明，SBS产生池5-1 为CS2和ethanol的混合介质。具体实施方式四、结合图3说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一的进 一步说明，Stokes光放大系统9由SBS放大池9_1和光学陷阱9_2组成，入射到Stokes光 放大系统9另一端的抽运光从SBS放大池9-1透射后的残余光入射至光学陷阱9-2内。光学陷阱9-2的作用是吸收从SBS放大池9-1透射的抽运光的残余光。具体实施方式五、实施方式对具体实施方式四的进一步说明，SBS放大池9-1为 CS2介质。具体实施方式六、实现非共线布里渊放大频率匹配的方法，它本文档来自技高网...
【技术保护点】
实现非共线布里渊放大频率匹配的装置，其特征在于它包括激光器（１）、１／２波片（２）、偏振片（３）、１／４波片（４）、Ｓｔｏｋｅｓ光产生系统（５）、第一全反镜（６）、第二全反镜（７）、第三全反镜（８）和Ｓｔｏｋｅｓ光放大系统（９），激光器（１）发出的光入射至１／２波片（２），经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）经过１／４波片（４）入射至Ｓｔｏｋｅｓ光产生系统（５），再由Ｓｔｏｋｅｓ光产生系统（５）沿入射光路返回至１／４波片（４），经过１／４波片（４）的透射光ｐ’经过偏振片（３）透射后入射至第一全反镜（６），再由第一全反镜（６）反射后入射至Ｓｔｏｋｅｓ光放大系统（９）的一端，所述透射光（ｐ）经过第二全反镜（７）和第三全反镜（８）反射后入射至Ｓｔｏｋｅｓ光放大系统（９）的另一端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕志伟，陈义，王雨雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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