1 河北工业大学 能源与环境工程学院，天津 300401
2 河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室，天津 300401
3 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
4 河北省先进激光技术与装备重点实验室，天津 300401
5 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150009
受激布里渊散射相位共轭镜（SBS-PCM）因能实时补偿静态和动态波前畸变、提高光束质量，在激光领域受到广泛关注，但仍存在高功率泵浦下引发损伤和输出光束质量下降的问题。液体增益介质具有高增益、高抗损伤阈值和尺寸拓展性强的特点，目前是高能高功率激光领域最广泛应用的SBS介质，但随着注入功率的提升，热效应引发的液体介质热对流会导致反射Stokes光中出现波前畸变，降低了其光束质量补偿效果。文中发展了高功率泵浦下介质池内热对流的数值模型，定量分析了热对流强度随相互作用时间的变化规律，着重探讨了泵浦光重复频率对热对流强度分布的影响，并结合热对流强度解释了光斑畸变程度。研究结果表明：泵浦光注入初期，热对流强度在达到极值后小幅下降最后趋于稳定；泵浦光重复频率是影响热对流强度的重要因素，热对流强度与重复频率呈正相关；随着热对流强度的增强，光斑偏移程度逐渐增大。文中从液体介质流动性角度分析了泵浦光重复频率与介质热对流的关系，对完善光热效应模型提供了新的研究方向。
受激布里渊散射 相位共轭镜 热对流 热效应 二次流 stimulated Brillouin scattering (SBS) phase conjugate mirror thermal convection thermal effect secondary flow 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230415
1 中北大学 信息与通信工程学院，太原
2 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津
3 河北工业大学先进激光技术研究中心，天津
基于液体介质的受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering, SBS)因其具有大能量负载、高能量转换效率、对纳秒脉冲的高效率压缩、相位共轭特性、改善光束质量、高量子转换效率等诸多优点广泛应用于高功率激光系统中。液体SBS相位共轭、脉冲压缩和激光组束等作为重要的研究方向，得到了研究学者的广泛关注和研究。本文介绍了SBS的基本原理和不同SBS增益介质特性，回顾了液体SBS相位共轭镜、脉冲压缩器和激光组束在高功率激光系统中的研究进展并对发展方向进行了展望。
受激布里渊散射 高功率激光 相位共轭镜 脉冲压缩 激光组束 stimulated Brillouin scattering (SBS) high-power lasers phase conjugate mirrors pulse compression beam combination
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111007
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 国家半导体泵浦激光工程技术研究中心，北京 100094
受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering, SBS)是一种光学三阶非线性效应，其反射光具有相位共轭特性，在振幅、相位、偏振方面与入射光呈现时间反演关系，并保持与入射光相同的波前。在主振荡功率放大（Master Oscillator Power-Amplifier, MOPA）结构的纳秒激光器中，激光放大器中的热效应及光路中大量的光学元件使传输光束存在严重的波前畸变，在恶化光束质量的同时也限制了功率进一步提升的可能性。在此类激光器中使用基于受激布里渊散射的相位共轭镜(Stimulated Brillouin Scattering Phase Conjugate Mirror, SBS-PCM)，使光束往返通过引入严重波前畸变的激光放大器能够实时补偿畸变，从而优化激光器的输出光束质量，并有利于功率的进一步提升，进而促进纳秒激光器向着兼顾高功率和高光束质量的方向发展，因此在高功率纳秒激光器中得到广泛应用。文中首先从理论方面简要介绍了SBS-PCM的基本原理及其相位共轭特性，其次对比了不同SBS-PCM介质的特点及适用范围，概述了国内外机构对SBS-PCM的研究进展及高功率纳秒激光器中SBS-PCM的典型应用情况及发展历程，并最终对SBS-PCM发展趋势进行了展望。
激光器 受激布里渊散射 相位共轭镜 高功率激光 lasers stimulated Brillouin scattering phase conjugate mirror high power laser 红外与激光工程
2021, 50(5): 20211024
西安理工大学 自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
采用受激布里渊散射(SBS)现象的自泵浦相位共轭镜（PCM）特性在改善激光相位分布进而提高光斑能量集中度方面具有重大应用价值。基于后向SBS散射光的相位共轭特性, 数值模拟了不同畸变程度和不同取样孔径对SBS-PCM校正效果的影响, 并搭建SBS-PCM波前畸变补偿实验系统, 对不同影响因素的补偿效果进行验证。仿真及实验研究结果表明: 在弱畸变情况下光斑经系统补偿后相对强畸变情况分布更均匀规整, 光斑能量集中度更高; 在强畸变情况下大取样孔径显示出优势, 校正效果更佳。仿真和实验结果均表明, SBS-PCM有较强波前畸变校正能力。
激光通信 波前校正 受激布里渊散射 相位共轭镜 laser communication wavefront correction stimulated Brillouin scattering phase conjugate mirror 红外与激光工程
2018, 47(11): 1122001
中国人民解放军陆军军官学院光电工程实验室, 安徽 合肥 230031
光纤受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜具有全固化、工作阈值低、保真度高、无毒性等优点，但同时也存在光损伤阈值低的缺点。在改善固体激光系统，尤其是高平均功率固体激光系统的输出光束质量方面，具有重要应用前景。综述了单一芯径光纤、组合芯径锥度光纤以及熔石英棒与光纤组合SBS 相位共轭镜的研究进展，探讨并分析了高重复频率、高平均功率激光在光纤中的诱导损伤、热效应以及声波场分布对光纤SBS 相位共轭镜特性的影响。
非线性光学 受激布里渊散射 光纤相位共轭镜 激光诱导损伤 激光热效应 声波场分布 激光与光电子学进展
2015, 52(6): 070002
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
受激布里渊散射(SBS)是一种三阶非线性光学效应，SBS 相位共轭镜(PCM)是基于SBS 的自抽运PCM，能实时补偿放大器和放大光路中的波前畸变，改善激光器的输出光束质量，其应用越来越广泛。简要介绍了SBS-PCM 激光系统的基本原理和典型装置，并概述了国内外液体和固体SBS 相位共轭技术在高重复频率高功率激光系统中的研究进展，提出带SBS-PCM 的高重复频率高功率激光系统有待解决的问题。
激光器 受激布里渊散射 高重复频率 高功率激光 相位共轭镜 SBS 介质 激光与光电子学进展
2014, 51(4): 040001
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
在1000 Hz高重复频率条件下，对单一大口径锥度光纤相位共轭镜(PCM)进行了详细的实验研究。对采用普通红宝石切割刀和进口LDC-200光纤切割刀切割的锥度光纤受激布里渊散射(SBS)反射率进行了比较，结果表明光纤表面切割好坏对反射率提升具有重要的影响。在两种抽运脉宽24 ns和15 ns下，对均由LDC-200光纤切割刀切割的锥度光纤SBS反射率进行了比较，在同样注入近40 mJ时，分别得到最高70%和50%的反射率。对抽运脉冲宽度为15 ns时，应用该锥度光纤PCM的双通输出激光能量、脉冲宽度、光束质量变化情况进行了测量，得到42 mJ，脉宽约1.5 ns的双通输出，光束质量得到明显改善。
激光器 高重复频率 锥度光纤 受激布里渊散射 相位共轭镜
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 中国工程物理研究院应用电子技术研究所, 四川 绵阳 621900
使用脉冲激光二极管抽运的单纵模激光器作为种子源，通过两级预放大器和两级主放大器的单通放大，得到重复频率400 Hz，单脉冲能量36.5 mJ，脉宽24 ns的单纵模激光输出，且输出光束质量为M2x=1.78,M2y=2.13。应用大口径锥度融石英光纤作为相位共轭镜，获得了大于50%的受激布里渊散射反射率，入射激光被压缩到6 ns左右，大幅提升了脉冲峰值功率；由于相位共轭特性，反射回的激光将沿原路返回再次通过主放大器，补偿了激光晶体中的相位畸变，并再次提取晶体中的能量进行有效放大。双通后输出重复频率400 Hz，单脉冲能量101.25 mJ，脉冲宽度6 ns左右的单纵模激光，峰值功率可高达16.8 MW，光束质量因子为M2x=1.74, M2y=1.93。可见，在应用该相位共轭镜双通过后，光束质量并没有继续恶化，而是有所提升；使用平面镜双通后的光束质量因子M2≈4，从而有效证实了该光纤相位共轭镜补偿畸变的作用。
激光器 主振荡功率放大器 单纵模 全固态 相位共轭镜 锥度光纤
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of Science and Technology on Tunable Laser, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
A new approach to realize high-energy and high-power stimulated Brillouin scattering phase conjugation mirrors (SBS-PCMs) is described. The reflectivity of SBS-PCM is investigated under a 10-Hz repetition rate and a high energy load. The relationship between reflectivity and input energy is examined experimentally with different PCM structures, focus lengths, and medium cell structures. A medium cell with a circulating structure is designed, and its advantage is demonstrated through an experimental comparison with traditional PCM structures. The 30-cm focus lens and 150-cm collimation lens are optimized when the input energy reaches 1010 mJ at 10-Hz repetition rate. Therefore, a reflectivity of 84.7% and a higher energy load using the circulating two-cell structure are achieved.
受激布里渊散射 相位共轭镜 双池结构 190.2640 Stimulated scattering, modulation,etc. 190.5040 Phase conjugation 140.3535 Lasers, phase conjugate 140.3580 Lasers, solid-state Chinese Optics Letters
2010, 8(11): 1064
