第
6
卷第
3
期
1986
年
3
月
光学学报
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1.
6, Xo. 3
Nar
c-
h, 1986
有正向散射反馈的背向喇曼放大器理论
钟立晨
(清华大学无线电电子学系)
提要
对各种非线性光学应用来讲,背向喇曼散射放大器是一种受欢迫的对聋.
本文为小型系统的设
计给
出了有正向散射反帽的背向喇曼放大器的理论.它可用来估计实验的主要定性特征.
一、引
吉
HH
背向受激喇曼散射具有相位共扼性质阻,其光束的空间质量很高凶,背向喇曼放大器还
具有能压缩脉冲宽度等
ω
十分引人注目的性质。为了设计适合核聚变应用的大系统,人们
研究了有外部输入信号的背向放大器的理论和实验队
3J
但是对有可能成为广泛应用的小系
统设计的基础一一正向斯托克斯信号反馈输入的背向放大器
C-'J
研究却很少。我们对这一课
题进行了一系列工作。首先
3
我们研究了
20atm
下的氢气在喇曼池中的反馈背向放大的实
验
tmc
本文则着重讨论背向唰曼放大器在有正向散射反馈时的理论模型,定性地解释了实
验结果的主要特征。理论和实验的比较已在文献【'5
J
中给出。
二、理论模型
图
1
给出实验的原理图。
RO
是不锈钢制的喇曼池
,
MUJ
和
M
酬是石英玻璃密封端镜,
其中充以气体散射介质,如氢气,甲统等。
M
1
Me
.:c
是双色镜,对频率为坷的泵浦波是透明的
Æ
::fT
对频率为川的正向一级斯托克斯波的反射飞
:4-'+
='1
率为
Ro
也是双色镜,对
V
,
透明,对川全
Mf!
!.
一
反
E
我们利用
M
1
镜使正向散射光
11
的
I
111;
部分
I~=
γIj
变成反惯输入的背向斯托克
Pig.l
8c
hematic
diagram
of
the
ie
ed.
back
斯的信号波。
γ
是反馍系数,由
R
和各镜
backward
Raman
amplißer
面反射损起来决定,一般
γ
接近于
10
泵捕披
v
,
和初始强度为
I
pO)脉冲宽度为巧。由放
大器输出的背向散射技强度为巧,由
M~
镜弓!出(理论上,我们可以认为
M
1
和
M
阳是重合
的)。实验中,泵浦波和正向、背向过程都有很强的糯合。如果没有正向散射被反馈回喇
曼池,那么喇曼池中三波糯合的理论分析已经被很多作者讨论过了
[2
,.)。其搞合波方程组
为
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.
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Aft
收稿曰期
1985
年
3
月
u
曰:收到修改稿日期
1985
年
8
月
14
日