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单池双光束布里渊散射放大研究

张婷婷  
【摘要】: 目前,受激布里渊散射探测技术因其具有的高探测精度和探测分辨率,得到了较广泛的应用。该探测技术由于所探测的布里渊散射信号光(SBS)经水体衰减后难以被探测器探测到,于是人们提出了双池布里渊散射放大技术。该技术能有效的提高布里渊散射信号光强度,但由于装置复杂难以适应实际应用环境,目前还只停留在实验研究阶段。 本文研究了一种新的布里渊放大技术:单池双光束布里渊散射放大技术。该放大技术既可以提高布里渊散射信号光强度,又能保证信号光质量。该放大技术主要利用两束脉冲相干光进行布里渊放大,其中一束用于产生布里渊散射光,另一束则用于该布里渊散射光的放大,得到强度较高的布里渊信号光。这样避免了高能量激光在水中产生其它非线性过程,从而保证了信号光的质量,提高了探测能力。 关于单池双光束布里渊散射放大的研究,本文主要做了以下工作:1)利用两台注入式脉冲激光器获得满足该放大方案要求的两束脉冲相干光,即两束光同轴、同偏振、同相位、同频率和同脉宽。2)设计并搭建了双光束布里渊散射放大实验光路,实现了两束脉冲相干光中一束用于激发SBS信号光,另一束用于SBS信号光放大的思想,并将实验结果与单光束布里渊散射做了对比分析。3)理论探讨和实验验证了双光束交角对该放大系统的影响,得到相关实验结果:在不同双光束能量比下,放大光能量提取率和SBS信号光增益系数都随双光束交角的增加而降低,但在0~2mrad的夹角范围内,两者变化都很小,得到该放大系统中双光束可有2mrad的调偏角度。4)研究了双光束偏振夹角对该放大系统的影响,理论和实验结果都表明双光束并非同偏振时放大效果最好,而是在偏振夹角约为10时放大效率最高。5)根据实际条件改进SBS信号光接收系统,在接收装置中加入一个柱透镜得到点状信号频谱图,有效增加了SBS信号光的可识别性。 通过理论分析和实验验证,本文所探讨的单池双光束布里渊散射放大方案较传统激光探测技术和双池布里渊散射放大技术有了很大的进步,有效增强了SBS信号光强度和信噪比,提高了探测深度和探测分别率。


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