光学透明材料中瞬态 SBS 过程的数值研究

光学透明材料中瞬态 SBS 过程的数值研究

一、光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究(论文文献综述)

刘照虹[1](2018)在《受激布里渊散射与激光诱导击穿的组合式脉冲压缩技术研究》文中认为惯性约束核聚变(ICF,Inertial Confinement Fusion)是解决能源危机的重要途径。冲击点火作为实现ICF的新型点火方案受到了广泛关注,其技术关键在于高能量百皮秒“点火脉冲”的产生。受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)脉宽压缩技术具有结构简单、相位共轭、负载高等诸多优点,是实现高能高功率百皮秒脉冲的潜在技术。尤为重要的是,SBS脉宽压缩后的脉冲由于其高峰值功率和陡前沿的特性,很适合作为被动激光诱导击穿(laser induced breakdown,LIB)开关的泵浦源,实现进一步的脉宽压缩,用以实现超短脉冲的输出。本文对SBS实现亚声子寿命压缩脉和SBS与LIB串联组合压缩技术开展了研究,以期为短脉冲获取技术做出一定贡献。本文首先回顾了SBS脉宽压缩研究的发展历程,详细分析了SBS脉宽压缩活性介质、压缩结构和可与之相结合的压缩技术的研究现状。通过对SBS脉宽压缩技术现状分析,指出当前SBS脉宽压缩的研究重点在于通过本身特性的研究和与适当的其他压缩技术结合来实现亚声子寿命的输出。并通过对比SBS与受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、饱和增益开关、被动激光诱导击穿开关相结合的组合压缩方案,指出了SBS与LIB组合压缩方案的技术优势。其次,从描述SBS过程的耦合波方程出发,通过时间隐式有限差分和空间后向差分对SBS耦合波方程组进行了离散化处理,得到了数值计算模型,通过数值仿真证明了SBS脉宽压缩技术可以实现百皮秒量级的脉冲输出。进一步以描述激光诱导击穿的等离子体速率方程为基础,结合实验条件对速率方程进行了求解,得到了泵浦脉宽与LIB产生阈值的关系,证明了百皮秒泵浦光的应用可以有效降低LIB的阈值。另外,从传统SBS单池结构出发,发现并分析了抑制SBS进一步压缩的尾部调制和Stokes光时域展宽现象。分析表明,由于SBS的阈值效应,使SBS在产生过程中产生位置向前移动导致了SBS压缩过程中的尾部调制和Stokes光时域展宽现象。并通过传统的紧凑双池结构和两次压缩结构从实验上抑制了尾部调制的产生。进一步通过理论分析设计了驻波驱动结构来从原理上抑制Stokes光时域展宽和尾部调制,并通过对比实验验证了驻波驱动结构可以有效抑制Stokes光的展宽和调制。同时证明了驻波驱动的SBS脉宽压缩可以突破压缩极限,实现亚声子寿命的输出。再次,从泵浦波形对SBS压缩过程的影响出发,研究了泵浦波形对SBS压缩的影响。实验证明,通过三角泵浦波形和逆阶梯状泵浦波形的使用,可以使SBS压缩突破原有的压缩极限,实现亚声子寿命输出。进一步通过逆阶梯状泵浦波形和驻波驱动结构结合,分析了亚声子寿命压缩的关键在于介质声子寿命τB和泵浦波形前沿的比值τB/trisingtime,通过控制τB/trisingtime的值的到了0.1τB输出结果。最后,将基于泵浦光前沿压缩的SBS压缩技术和基于泵浦光后沿压缩的LIB压缩技术进行了串联结合。对高斯泵浦光首先进行SBS压缩产生百皮秒的陡前沿脉冲,在此基础上在超纯水中进行了LIB后沿压缩。实验证明,SBS压缩后的脉冲可以有效增强LIB效应,而LIB压缩也可以突破SBS本身的限制实现进一步的压缩。为了增强LIB的压缩效果,进一步对LIB介质进行了α-Al2O3微纳米粒子和贵金属Au、Ag纳米粒子的掺杂,实验证明,通过粒子掺杂可以有效增强输出结果的稳定性。

倪锐芳,蒋晓东,黄进,曹林洪,徐习斌[2](2015)在《基于SBS效应激光波长对光学材料损伤的影响》文中研究说明从耦合波理论出发,采用纵向受激布里渊散射(SBS)模型,通过时域有限差分法数值求解了瞬态SBS耦合波方程组,得到了泵浦光、Stokes光强度及声波产生应力随时间的分布;研究了在三种常见波长激光(基频、倍频和三倍频)作用下SBS效应的发展过程及其对光学材料损伤过程的影响。结果表明:种子光作用主要体现在SBS起振阶段,一旦进入稳态阶段,Stokes光强及应力发展的最大值、稳态值依赖于泵浦光的大小;在相同脉冲宽度下,激光波长越短,SBS发生越早,发展越快,更易造成光学元件的力学损伤;三倍频激光产生最大应力为基频光产生最大应力的100倍,且相比于倍频激光,产生最大应力的时刻要提前15ns。

倪锐芳[3](2015)在《熔石英玻璃的SBS效应及界面结构对损伤过程影响研究》文中认为受激布里渊散射是光学材料的一种重要破坏机制。研究受激布里渊散射对光学材料破坏过程的影响,对于ICF物理实验和高能固体激光驱动器两方面的发展,都具有重要的意义。本文基于非线性耦合波理论,通过FORTRAN语言编程数值模拟了熔石英内部受激布里渊散射效应的发展过程及其对熔石英损伤过程的影响。通过研究材料内受激布里渊散射过程中产生应力的分布,分析了其破坏过程及形貌。并进一步讨论了矩形脉冲作用下泵浦光参数(光强、波长)、种子光强和材料参数(长度)等对受激布里渊散射过程的影响。并对高斯脉冲和聚焦高斯脉冲作用下受激布里渊散射过程的发展进行了初步的探索。研究结果表明,材料内由受激布里渊散射过程产生的应力最大可以达到150 MPa,远超出熔石英的抗拉强度50 MPa,对熔石英的破坏过程具有极大的影响。从实验上通过对不同参数和规格样品进行损伤性能测试,研究了样品厚度及样品反射率(种子光强)对光学元件破坏阈值的影响,实验结果与数值模拟结果有较好的一致性,间接的验证了数值模拟结果的正确性。结果表明:样品厚度从30 mm减小到1 mm过程中,样品的损伤阈值呈现提高趋势,从16 J/cm2提高到25 J/cm2,提升55%;镀增透膜后样品的激光负载能力相较于原始样品有所提高,更能承受住高能激光的辐照。相较于原始样品100%概率损伤对应的能量密度17 J/cm2,镀膜后样品的100%概率损伤对应的能量密度为20J/cm2,后表面处承受能量密度更是由16.20 J/cm2提高到20.19J/cm2,提高了约25%。

付美玲[4](2010)在《基于SBS光限幅器的控制和改进方法的研究》文中提出激光器,尤其是大能量高功率的大型激光装置,其高效率、安全、稳定运行是激光技术发展中的重要问题。研究出一种可以工作在高功率密度、响应速度快、透过率高的光限幅技术,对大能量高功率激光系统提高输出效率、降低造价、保证安全运行、获得稳定输出具有十分重要的意义。本文提出了基于受激布里渊散射(SBS)原理的光限幅方法。研究了SBS过程能量限幅的特性规律,基于SBS的光限幅器有以下优点:(1)有较高限幅阈值,在阈值以下有较大的透过率,当光强大于限幅阈值后,限幅输出能量将被箝制在阈值上;(2)输出箝位值可调;(3)损伤阈值较高;(4)开关速度快,能对纳秒量级激光脉冲有能量限幅作用。因此可望将SBS光限幅器应用于大型高功率激光系统中,起到安全防护和稳定输出的作用。首先研究了SBS光限幅器输出箝位值的控制方法,可通过选用不同增益系数的介质或不同焦距的透镜来控制SBS光限幅器的输出箝位值。选用增益系数小的介质或长焦距透镜,可提高SBS光限幅器的输出箝位值;反之,选用增益系数大的介质或短焦距透镜,可降低SBS光限幅器的输出箝位值。其次针对实验中泵浦光能量向Stokes光转移的不充分,导致SBS光限幅器输出能量曲线不如数值模拟曲线那么“平”的缺陷,研究了SBS光限幅器的改进方法。提出了两次SBS光限幅器方案和SBS与光限幅材料相结合的复合型光限幅器方案。两次SBS光限幅器方案,即通过SBS阈值较高的第二次SBS光限幅器的补充作用使系统输出能量更“平”;SBS与光限幅材料相结合的复合型光限幅器方案,即在SBS光限幅器后面放置光限幅材料光限幅器,通过阈值较高的光限幅材料光限幅器的补充作用使系统输出能量更“平”。

朱永祥[5](2009)在《受激布里渊散射若干问题的探索研究》文中提出受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering:SBS)具有相位共轭、慢光和滤波等效应。其中,相位共轭效应可用来实时地消除光束波前畸变,从而获得高光束质量的输出激光,该效应还可用于相干并束,因而在固体激光工程中有着重要应用价值;SBS所具有的慢光和滤波效应,以及SBS在光存储等方面的应用,使得SBS在光纤通讯等方面具有较大应用前景。本文在SBS基本物理过程、慢光、相位共轭和降低阈值等方面进行了探索和研究,主要的内容和结论如下:(1)指出并证明了SBS斯托克斯光与布里渊声场之间可以发生反斯托克斯散射,该散射过程与斯托克斯散射过程互为逆过程;该过程的存在可预言SBS透射光存在拖尾现象,本文设计并进行了相关的实验,结合前人的实验结果,较好地说明了该散射过程的存在。(2)基于斯托克斯光的反斯托克斯散射导致光程增加,半定量推导了斯托克斯光脉冲因SBS作用产生的时间延迟量,延迟时间正比于泵浦光光强和介质长度,反比于布里渊增益带宽。定性解释了慢光的波形畸变等伴随效应,以及反斯托克斯光的快光现象。(3)通过研究泵浦光和斯托克斯散射光之间的干涉场,说明在SBS过程中,正是两束光的干涉场共振激励了布里渊声场;由干涉场强度交变量的相位,得到了布里渊声场的波前信息。当两束光相位共轭时,布里渊声场的波前与光束波前相同,这说明相位共轭的斯托克斯光可以在整个作用区域获得增益;而非共轭模式只能与泵浦光中的部分横模发生共振,且增益长度受限于泵浦光的横向尺寸,因而相位共轭的模式在SBS散射光中占主导地位,从而定性解释了SBS相位共轭机制。(4)将通过干涉场获得声场波前这一方法,应用于布里渊增强的四波混频,用光波和声波的波前直观地解释了其相位共轭机制,从而说明了模型的合理性。由干涉场模型还说明:可以用特定频率和相位的两束光,在透明介质中通过叠加,获得特定波长和波前的相干声场。(5)提出用增强初始布里渊声场的方法来降低SBS发生阈值,通过理论分析和数值计算,说明了其合理性;并设计4种实验方案来增强初始声场,分别为:a)利用换能器激励声场的方案,b)利用电声晶体作为布里渊介质的方案,c)用微波直接激励声场的方案,d)用双光束激励的方案。(6)将声场增强的方案用作种子光发生器,通过注入种子光来降低SBS放大级的阈值。理论计算表明,该方案可以使SBS阈值降低一个量级。(7)设计了一种布里渊增强的四波混频改进方案:采用两个布里渊介质池,其中一个用来产生相位共轭的后向泵浦光,另一个为四波混频介质;信号光与泵浦光之间的夹角可调,由两种布里渊介质的参数决定。该方案可实现零阈值、高反射率和高保真度的相位共轭镜。(8)研究了固体介质中光学击穿对SBS的影响,指出布里渊介质中的杂质、尤其是金属离子杂质的浓度,是限制SBS最大反射率的关键因素。(9)推导得到了SBS非线性极化率的一种解析表达式,频率与高频光对应的三阶极化率,其虚部正比于密度起伏的虚部,而频率与低频光对应的极化率,其虚部正比于密度起伏虚部的复共轭。

邓少永[6](2006)在《纵向受激布里渊散射的数值模拟与实验研究》文中提出纵向受激布里渊散射(LSBS)过程中,由相干的泵浦光场产生的相干声波场强度达到固体光学透明介质的拉应力破坏极限时,将会导致介质的光学-力学相干破坏,本文探讨了不同参数对破坏阈值和破坏形貌的影响。对破坏效应的分析通过一维全瞬态数值模拟来完成,针对LSBS分布式噪声发生器、外部种子光注入式放大器和自种子光式放大器三种模型进行讨论。除了研究LSBS声波场的破坏形貌特点外,还讨论了泵浦光参数(波长、脉宽、脉冲长度、能量、所含Stokes成分比例大小)、种子光强、聚焦参数(焦距、焦点位置)、材料参数(非聚焦、聚焦情况下的长度和材料种类)等对LSBS发生阈值和脉宽压缩效应的影响。一维数值分析的结果提供了对LSBS特性的初步认识,并与后面的三维数值结果形成互补。目前,国内研究LSBS特性均局限于使用一维数值模拟结果与实验结果进行对比验证。国外对三维数值模拟的研究非常普遍,但都做了大量近似,为了更完整地研究LSBS的相位共轭等特性,本文推导了目前所见的最完整的LSBS三维声光耦合波方程组,并进行了数值模拟求解。三维数值模拟主要研究LSBS的相位共轭等优越特性。三维数值求解十分复杂,Fortran语言虽然在进行科学运算时速度快、精度高,但串行程序运算过程仍然需要耗费大量机时,因此本文将串行程序改为并行程序,在Linux系统的LAM平台和Windows系统的mpirun平台上进行并行运算。本文所有数值模拟结果均由并行运算给出。本文首次给出了泵浦光和散射光空间分布规律曲线,验证了LSBS的波前反转特性;另外,还设计了精密的光路,针对研究的光场空间特征,将Fresnel衍射积分进行改造;通过Zernike多项式引入激光波前畸变,通过数值求解存在波前畸变情况下的LSBS声光耦合波方程组验证了LSBS校正波前畸变的功能。文中讨论了自发布里渊散射提供噪声源的LSBS发生器特性,并将此模型与目前广泛使用的分布式噪声源LSBS发生器模型进行了对比,分析了二者的优劣及适用情况。LSBS的增益特性与泵浦光带宽有关,数值模拟中一直采用理想的单频泵浦光以符合最大增益近似;而实验中为了得到较高增益以获得散射光能量提取效率也一直提倡采用窄带宽的单纵模激光做LSBS的泵浦光源。因此详细探讨泵浦光带宽对LSBS特性的影响具有现实意义。本文通过电光调制的方法对泵浦光场进行了调制,通过调制幅度与调制频率控制泵浦光带宽,数值模拟了泵浦光带宽对LSBS增益特性、散射光场、声波场分布的影响,同时提出了一个抑制光纤通信中因LSBS引起的不良影响的方法。实验发现,外部注入Stokes种子光与泵浦光联合入射至介质中,构成LSBS放大器的情况下,LSBS相位共轭效应相对较稳定,因此数值模拟中探讨了种子光强对LSBS增益特性、LSBS相位共轭效应和散射光能量提取效率的影响规律。三维数值模拟也针对以上提到的各种LSBS发生器、放大器进行了研究,数值模拟中通过改变泵浦光的脉冲长度形成了强瞬态(泵浦光脉冲与声子寿命相比拟)和准稳态(泵浦光脉冲大于声子寿命的5倍),针对这两种情况探讨了泵浦光参数、聚焦参数、材料参数对LSBS散射光场时空分布、散射光能量提取效率、相位共轭保真度的影响规律。三维数值模拟过程都是采用同一套耦合波方程组,针对推导出的耦合波方程组进行了详细的数值模拟,在数值离散及差分迭代求解过程中未再进行任何近似。为了与数值模拟结果相互印证,本文还进行了实验研究。目前国内普遍使用的LSBS介质是气体和液体,而本文采用了无毒无害、无需封装加压或冷却、便于系统化小型化的熔石英玻璃和K9玻璃。主要探讨了实验参数对Stokes散射光的脉宽压缩效应和散射光能量提取效率的影响规律,探讨了如何通过调整实验条件(包括泵浦激光的重复频率、能量、透镜焦距、焦点位置、样品长度、材料种类、镀膜与否)获得较高的后向Stokes散射光能量提取效率。国内首次在K9玻璃和熔石英玻璃中均得到了90%的散射光能量提取效率,认为K9玻璃也可以成为一种新的固体LSBS介质。实验首次就固体光学透明介质中多纵模的LSBS进行了初步研究,认为多纵模情况下,同样可以发生LSBS效应;多纵模容易造成固体光学透明介质的光学击穿破坏,但光学击穿的发生并不一定会阻碍LSBS的继续发生。本文还针对双棒的LSBS散射光能量提取效率进行了实验研究,实验结果表明,单就散射光能量提取效率而言,双棒并不比单棒有优势。

郭少锋,陆启生,程湘爱,黎全,曾学文,银燕[7](2004)在《光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究》文中研究表明建立了描述噪声起振和Stokes种子光辅助起振的SBS(受激布里渊散射 )理论模型 ,利用变步长有限差分方法数值求解了一维瞬态后向SBS耦合波方程组 ,得到了抽运光和散射光光强以及介质密度变化量的时空分布 ;研究了Stokes激光场对SBS反射率以及发生阈值的影响 ,发现Stokes种子光的存在大大减短了SBS过程的起振时间 ,并且在抽运光脉冲宽度固定的情况下使SBS的发生阈值大幅度降低 ;最后 ,探讨了瞬态受激布里渊过程对光学材料破坏的可能性并对今后的工作进行了展望 .

周萍[8](2003)在《横向受激布里渊散射的数值模拟》文中研究指明随着激光器的能量密度和功率进一步提高,用以传输激光的大型光学元件中的横向受激布里渊散射现象越来越受到人们关注。本论文采用数值模拟的方法研究光学元件中横向受激布里渊散射的特点和破坏机制,以及横向受激布里渊散射的抑制方案。 前人描述横向受激布里渊散射时都直接沿用纵向受激布里渊散射的一维模型,即假设受激散射由边界注入的种子光激发,同时泵浦光场在传播方向上不发生变化,这样可使问题得到简化,但也使得对受激散射过程的描述不够精确。本文首先从非线性耦合波方程组出发,考虑泵浦光场的变化,分别建立了光学元件中种子光激发和噪声激发的横向受激布里渊散射两种理论模型,然后运用数值方法进行求解,得到各种条件下光场和应力场的分布,并探讨了两种模型在描述方法上的异同。在数值求解过程中采用了并行计算方案,从而解决了计算量过大、计算时间过长的问题。最后建立了宽带泵浦的横向受激布里渊散射模型,并进行了相应的数值模拟。 我们的数值模拟结果表明,强激光辐照下的大尺寸光学元件中很容易激发横向受激布里渊散射。当入射光强足够高,材料的横向尺寸足够大时,在受激散射过程中产生的弹性声波场有可能超出材料的抗拉强度,从而引起力学破坏。横向受激布里渊散射中散射光场和应力场的空间分布表现出明显的“集中”的特点,而且随着受激散射由强瞬态向稳态发展,这种场强集中的表现会越来越强烈。在引起可能的力学破坏的同时,横向受激布里渊散射还会显着降低透过光学材料的能量。对于横向受激布里渊散射,增加泵浦光带宽可以显着降低其Stokes光的增益,从而可以减小能量损失,并且避免可能的力学破坏。一般地,带宽越大,增益降低得越多,但带宽大于20GHz后,增益随带宽不再有很明显的变化。也就是说,对于大多数强激光系统,20GHz的带宽已经足以抑制横向受激布里渊散射带来的影响。

廉玉东,王禹贺,章雨琴,韩世伟,虞洋,齐萱,栾楠楠,白振旭,王雨雷,吕志伟[9](2021)在《受激布里渊散射脉冲压缩技术研究进展》文中进行了进一步梳理受激布里渊散射(SBS)作为三阶光学效应广泛应用于激光组束、分布式光纤传感、布里渊激光器等领域。近年来,SBS脉冲压缩亦得到特殊关注。基于布里渊放大过程中的能量转移特性,SBS脉冲压缩技术能够将ns量级脉冲压缩至亚ns量级,峰值功率可提升1~2个数量级。系统介绍了SBS脉冲压缩基本理论,综合论述了SBS压缩器结构、增益介质、泵浦脉冲等因素对脉冲压缩特性的影响,并对SBS脉冲压缩发展趋势进行了展望,为今后SBS特性的研究提供了有益参考,也为高重频、高能量激光的获取提供了可行方案。

刘蒙[10](2020)在《基于二氧化钒的可调控太赫兹超材料及其手性特性的研究》文中提出超材料是实现电磁功能器件的一种全新载体,发展新型可调控的超材料将进一步推动和拓展多功能调制器件的研究和应用,尤其是兼具手性特性的超材料可通过偏振加载更为丰富的电磁信息。本文对太赫兹(THz)超材料的偏振特性(手性相关)和色散特性(等离子体诱导透明,PIT)进行了系统的研究。1.实现了不同对称度的二维非手性超材料及其主动和被动调控。利用不同对称度的二维非手性超材料与传统反射镜相结合分别实现了THz完美吸收体、宽带手性保持反射镜、带阻手性保持反射镜,系统总结了二维非手性超材料对称度的变化对其电磁响应的影响;通过改变超材料微结构的几何尺寸被动调制上述功能器件的电磁响应;进而,引入二氧化钒(VO2)相变材料,构建Au/VO2复合THz超材料并实现了温控可调制的宽带/带阻手性保持反射镜。2.实现了二维手性超材料及其主动操控。利用二维手性超材料与传统反射镜相结合实现了手性反射镜;基于Au/VO2复合THz超材料实现了二维手性和圆转换二向色性的温控切换;进而将Au/VO2二维复合手性超材料与传统反射镜相结合构建可切换手性反射镜,并实现了传统反射镜、手性保持反射镜、手性反射镜之间的温控切换。3.实现了三维手性超材料及其主动操控。利用各项异性的Al/VO2复合THz超材料实现了三维手性、线偏振转换、线偏振非对称传输的温控调制。进而利用各向同性的四次旋转对称Au/VO2三维复合手性超材料实现了圆二向色性、圆双折射、线偏振转换及负折射率的温控调制。4.实现了高效介质二维手性超材料及其实际应用。利用二维手性硅超材料实现了圆偏振THz波的高效非对称传输效应,打破了金属二维手性超材料的非对称响应理论极限;通过引入几何相位技术实现了手性切换的双频高效衍射光栅;将硅手性超材料与全息算法相结合实现了手性切换的双频高效全息成像超材料。5.实现了单透明窗口和双透明窗口PIT超材料及其主动和被动操控。构建三能级明模-明模耦合的单透明窗口PIT THz超材料,通过改变微结构之间的相对排布分别实现了被动调制和鲁棒性的PIT超材料,利用兼具镜面对称性和四/二次旋转对称性的超材料实现了偏振无关/切换的PIT效应。构建四能级明模-非对称暗模耦合的PIT超材料并实现了双透明窗口PIT现象,通过改变暗模的空间分布实现了双透明窗口PIT效应的被动调制。在上述金属PIT超材料中引入VO2薄膜结构构建复合THz超材料,并实现了上述PIT效应的温控调制。

二、光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究(论文提纲范文)

(1)受激布里渊散射与激光诱导击穿的组合式脉冲压缩技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 受激布里渊散射脉宽压缩的研究概况
        1.2.1 SBS脉宽压缩介质的发展
        1.2.2 自激SBS脉宽压缩结构的发展
        1.2.3 基于SBS放大的脉宽压缩结构的发展
        1.2.4 基于瞬态SBS脉宽压缩的发展
    1.3 SBS脉宽压缩技术与其他压缩技术的结合
        1.3.1 SBS与SRS串联压缩
        1.3.2 SBS与饱和增益开关串联压缩
    1.4 国内外文献综述简析
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 受激布里渊散射与激光诱导击穿理论分析
    2.1 引言
    2.2 受激布里渊散射基本理论
    2.3 激光诱导击穿基本理论
        2.3.1 激光诱导等离子体速率方程
        2.3.2 激光脉宽对LIB阈值的影响
    2.4 本章小结
第3章 SBS脉宽展宽及尾部调制抑制的研究
    3.1 引言
    3.2 自激SBS压缩过程中斯托克斯光展宽和尾部调制的研究
    3.3 基于两次压缩抑制斯托克斯光尾部调制的研究
    3.4 紧凑双池结构抑制斯托克斯光展宽和尾部调制实验
    3.5 相干驻波驱动SBS压缩结构研究
    3.6 本章小结
第4章 亚声子寿命SBS脉宽压缩技术研究
    4.1 引言
    4.2 基于受激布里渊散射的波形整形技术
    4.3 泵浦波形对SBS脉宽压缩影响研究实验光路设计
    4.4 泵浦波形对SBS脉宽压缩影响实验结果与分析
        4.4.1 高斯泵浦波形输出结果
        4.4.2 三角波泵浦波形输出结果
        4.4.3 逆阶梯状泵浦波形输出结果
    4.5 准稳态SBS压缩研究
        4.5.1 准稳态SBS压缩实验光路设计
        4.5.2 准稳态SBS压缩实验结果
    4.6 本章小结
第5章 SBS与LIB串联压缩技术研究
    5.1 引言
    5.2 自触发激光诱导等离子体开关原理
    5.3 SBS与LIB串联组合压缩实验研究
    5.4 固体颗粒掺杂对LIB增强作用的研究
        5.4.1 基于热效应的α-Al_2O_3微纳米颗粒掺杂对LIB增强研究
        5.4.2 银纳米颗粒掺杂对LIB增强的研究
        5.4.3 金纳米颗粒掺杂对LIB增强的研究
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(2)基于SBS效应激光波长对光学材料损伤的影响(论文提纲范文)

1 数值模拟
    1.1 理论模型
    1.2 数值模拟方法
2 计算结果及分析
    2.1 三倍频激光作用下SBS发展过程
    2.2 倍频激光作用下SBS发展过程
    2.3 基频激光作用下SBS发展过程
    2.4 讨论
3 结论

(3)熔石英玻璃的SBS效应及界面结构对损伤过程影响研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 受激布里渊散射研究现状
    1.3 课题的研究意义与主要研究内容
2 数值模拟方法
    2.1 布里渊散射的物理图像
    2.2 SBS非线性声光耦合波方程组
        2.2.1 非线性极化理论
        2.2.2 SBS耦合波方程组
    2.3 数值模拟方法
    2.4 受激布里渊散射造成材料破坏依据
3 受激布里渊散射破坏机理初步研究
    3.1 激光诱导损伤机理
        3.1.1 杂质及缺陷诱导损伤
        3.1.2 雪崩离化及多光子吸收模型
        3.1.3 受激布里渊散射引起的超声破坏
    3.2 SBS过程的空间分布
    3.3 激光参数对SBS过程的影响
        3.3.1 种子光强对SBS影响
        3.3.2 泵浦光强对SBS影响
        3.3.3 激光波长对SBS影响
    3.4 增益长度对SBS影响
    3.5 高斯脉冲作用下SBS过程发展
    3.6 聚焦高斯脉冲作用下SBS过程发展
    3.7 本章小结
4 SBS过程对熔石英损伤过程影响
    4.1 激光诱导损伤的表征
        4.1.1 激光诱导损伤测试规则
        4.1.2 激光诱导损伤阈值
    4.2 样品前期处理
    4.3 实验装置及实验条件
    4.4 样品厚度对熔石英损伤过程影响
    4.5 样品反射率对熔石英损伤过程影响
    4.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文及科研成果

(4)基于SBS光限幅器的控制和改进方法的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
    1.2 SBS光限幅的研究概况
    1.3 其他光限幅材料的研究概况
        1.3.1 无机半导体光限幅材料
        1.3.2 有机金属化合物的光限幅材料
        1.3.3 球壳烯及其衍生物的光限幅材料
        1.3.4 高分子聚合物或其复合体光限幅材料
        1.3.5 含有纳米分散相的光限幅材料
    1.4 本论文主要内容
第2章 SBS光限幅的理论模型
    2.1 引言
    2.2 SBS光限幅的一般描述
    2.3 SBS光限幅数值计算的数学模型
    2.4 稳态SBS的光限幅理论
    2.5 瞬态SBS光限幅数值计算方法
        2.5.1 SBS光限幅物理模型
        2.5.2 SBS光限幅数值计算差分格式建立
    2.6 本章小结
第3章 SBS光限幅器控制方法的研究
    3.1 引言
    3.2 SBS的能量限幅特性
    3.3 研究方案
    3.4 数值模拟
        3.4.1 采用不同增益系数介质的控制方法
        3.4.2 采用不同焦距透镜的控制方法
    3.5 实验研究
    3.6 本章小结
第4章 两次SBS光限幅器的研究
    4.1 引言
    4.2 研究方案
    4.3 数值模拟
    4.4 实验研究
    4.5 本章小结
第5章 复合型光限幅器的研究
    5.1 引言
    5.2 金属酞菁化合物溶液和SBS复合型光限幅器
        5.2.1 金属酞菁化合物限幅机制
        5.2.2 反饱和吸收光限幅理论模型
        5.2.3 研究方案
        5.2.4 数值模拟
        5.2.5 实验研究
    5.3 碳纳米管/HT270 悬浮液和SBS复合型光限幅器
        5.3.1 碳纳米管限幅机制
        5.3.2 非线性散射光限幅理论模型
        5.3.3 研究方案
        5.3.4 数值模拟
        5.3.5 实验研究
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(5)受激布里渊散射若干问题的探索研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外SBS 研究的现状
        1.2.2 国内SBS 研究的现状
        1.2.3 目前SBS 研究中存在的不足
    1.3 本文研究内容
第二章 SBS 的基本物理过程
    2.1 SBS 的经典理论
        2.1.1 SBS 基本物理过程的经典描述
        2.1.2 SBS 耦合波方程组
    2.2 光波干涉场共振激励布里渊声场
        2.2.1 泵浦光与散射光的干涉场
        2.2.2 讨论
        2.2.3 小结
    2.3 斯托克斯光的反斯托克斯散射
        2.3.1 理论证明
        2.3.2 存在SBS 二次散射的实验验证
        2.3.3 讨论:耦合波方程与二次散射的关系
        2.3.4 小结
    2.4 讨论
        2.4.1 SBS 与声光效应之间的对比
        2.4.2 SBS 与SRS 之间的对比
        2.4.3 动量守恒和能量守恒的等价条件
        2.4.4 小结
    2.5 本章小结
第三章 SBS 慢光机制
    3.1 SBS 的慢光理论
        3.1.1 慢光和快光的一般理论
        3.1.2 SBS 慢光的机制
    3.2 光程增大与SBS 慢光效应
        3.2.1 SBS 慢光的基本物理图像
        3.2.2 基于光程变大的SBS 慢光模型
        3.2.3 讨论:慢光的伴随效应及快光
        3.2.4 小结
    3.3 本章小结
第四章 基于声场波前的SBS 相位共轭
    4.1 SBS 相位共轭机制的经典理论
    4.2 基于声场波前的SBS 相位共轭机制
        4.2.1 两束光相位共轭时的声场波前及散射
        4.2.2 两束光非相位共轭时的声场波前及散射
        4.2.3 基于声场波前的SBS 共轭机制
        4.2.4 二次散射对相位共轭的影响
        4.2.5 讨论
        4.2.6 小结
    4.3 干涉场模型应用于布里渊增强的四波混频
        4.3.1 BEFWM 的干涉场模型
        4.3.2 对一般FWM 的借鉴意义
        4.3.3 小结
    4.4 讨论
        4.4.1 干涉场模型的意义
        4.4.2 声光作用过程中两个自动满足的匹配条件
        4.4.3 干涉场模型对工程实践的指导意义与潜在应用
    4.5 本章小结
第五章 降低SBS 阈值和提高效率的研究
    5.1 影响SBS 阈值和最大效率的因素
        5.1.1 影响SBS 阈值的因素
        5.1.2 影响最大散射效率的因素
        5.1.3 小结
    5.2 增强初始声场以降低SBS 阈值
        5.2.1 理论
        5.2.2 增强初始布里渊声场的实验方案设计
        5.2.3 讨论
        5.2.4 小结
    5.3 种子光注入以降低SBS 阈值
        5.3.1 目前的种子光产生方式
        5.3.2 新型种子光发生器的设计
        5.3.3 讨论和小结
    5.4 一种改进的BEFWM 方案
        5.4.1 目前的BEFWM 方案
        5.4.2 改进的BEFWM 方案
        5.4.3 讨论与小结
    5.5 本章小结
第六章 全文总结
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A SBS 非线性极化率与声场复振幅的关系
附录B 一种间接验证存在二次散射的实验方案

(6)纵向受激布里渊散射的数值模拟与实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 概述
    1.1 纵向受激布里渊散射的研究背景
    1.2 纵向受激布里渊散射的发展和研究现状
        1.2.1 国外对LSBS 的研究现状
        1.2.2 国内对LSBS 的研究现状
    1.3 本文的研究内容和方法
第二章 LSBS 的经典耦合波理论
    2.1 SBS 的经典声光耦合方程组
        2.1.1 SBS 的非线性极化理论
        2.1.2 基于电致伸缩效应的SBS 光波场方程
        2.1.3 基于N-S 方程组的SBS 声波场方程
    2.2 三维瞬态LSBS 声光耦合波方程组
    2.3 LSBS 耦合波方程组的数值求解方法
        2.3.1 LSBS 模型的发展和研究现状
        2.3.2 LSBS 数值模拟的发展和研究现状
        2.3.3 本文求解的三维LSBS 声光耦合波方程组先进性分析
第三章 LSBS 特性的初步认识及破坏机理的研究
    3.1 LSBS 的光学-力学相干破坏理论
        3.1.1 强激光的破坏机理模型
        3.1.2 LSBS 破坏机理的理论发展
        3.1.3 LSBS 声波场造成的力学破坏判据
    3.2 LSBS 的后向Stokes 散射光特性
    3.3 相互作用长度对LSBS 破坏规律的影响
        3.3.1 矩形脉冲的LSBS
        3.3.2 高斯脉冲的LSBS
    3.4 材料种类对LSBS 破坏机理等特性的影响
        3.4.1 聚焦高斯光束LSBS 系统的光路分析
        3.4.2 高斯脉冲的频谱分析
        3.4.3 材料种类对LSBS 破坏形貌等特性影响的数值分析
    3.5 泵浦光参数对LSBS 破坏形貌等特性的影响
    3.6 聚焦参数对LSBS 破坏机理等特性的影响
    3.7 聚焦情况下相互作用长度对LSBS 特性的影响
    3.8 本章小结
第四章 LSBS 三维数值模型构建与特性分析
    4.1 高斯光束的三维LSBS 理论模型
    4.2 三维LSBS 的数值求解分析
    4.3 三维LSBS 数值模拟的并行运算
        4.3.1 并行计算平台
        4.3.2 并行算法处理
        4.3.3 并行计算结果与串行计算结果比较
    4.4 Stokes 散射光的波前反转特性
    4.5 Fresnel 衍射场的三维LSBS 理论模型
        4.5.1 LSBS 相位共轭效应校正激光波前畸变原理
        4.5.2 LSBS 校正波前畸变原理的验证方案
        4.5.3 Fresnel 衍射场分布的计算方法
        4.5.4 Fresnel 衍射法验证LSBS 波前畸变校正功能
        4.5.5 LSBS 校正波前畸变原理的数值模拟
第五章 系统参数对LSBS 特性影响的三维数值分析
    5.1 LSBS 特性参数的定义
    5.2 自发布里渊散射式LSBS 发生器的研究
        5.2.1 理论模型构建
        5.2.2 数值模拟分析
    5.3 泵浦光带宽对LSBS 的抑制作用
        5.3.1 物理模型构建
        5.3.2 数值模拟分析
    5.4 外部种子光注入强度对LSBS 特性的影响
    5.5 聚焦参数对LSBS 特性的影响
        5.5.1 焦距对LSBS 特性的影响
        5.5.2 焦点位置对LSBS 特性的影响
    5.6 泵浦光参数对LSBS 特性的影响
        5.6.1 泵浦光束腰半径对LSBS 特性的影响
        5.6.2 泵浦光能量对LSBS 特性的影响
        5.6.3 泵浦光脉冲长度与脉宽对LSBS 特性的影响
        5.6.4 泵浦光波长对LSBS 特性的影响
        5.6.5 结论
    5.7 材料参数对LSBS 特性的影响
        5.7.1 材料种类对LSBS 特性的影响
        5.7.2 声子寿命对LSBS 特性的影响
        5.7.3 聚焦情况下介质长度对LSBS 特性的影响
    5.8 本章小结
第六章 熔石英与K9 玻璃中LSBS 特性的实验研究
    6.1 实验原理
    6.2 材料参数对LSBS 特性的影响
    6.3 泵浦光脉宽对LSBS 散射光能量提取效率的影响
    6.4 重复频率对LSBS 散射光能量提取效率的影响
    6.5 聚焦参数对LSBS 特性的影响
        6.5.1 泵浦脉冲重复频率5Hz 时聚焦参数的影响
        6.5.2 泵浦脉冲重复频率1Hz 时聚焦参数的影响
        6.5.3 本节小结
    6.6 多纵模激光的LSBS
    6.7 本章小结
全文总结
致谢
攻读博士学位期间发表的论文

(7)光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究(论文提纲范文)

1.引言
2. SBS耦合波理论
3.数值模拟方法及算例
4. 结果分析
5.结 语

(8)横向受激布里渊散射的数值模拟(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    §1.1 课题研究背景与意义
    §1.2 国内外的研究进展
    §1.3 课题研究方法
第二章 横向受激布里渊散射的稳态分析
    §2.1 横向受激布里渊散射的物理图像
    §2.2 种子光激发的横向受激布里渊散射的耦合波方程组
    §2.3 横向受激布里渊散射的稳态分析
        2.3.1 稳态方程组的解析解
        2.3.2 稳态方程组的数值解
        2.3.3 散射光强随光场及材料参数的变化
第三章 横向受激布里渊散射的瞬态分析
    §3.1 横向受激布里渊散射的噪声激发模型
    §3.2 耦合波方程组的数值模拟方法
        3.2.1 差分格式的构造
        3.2.2 并行程序设计
    §3.3 种子光激发模型的数值模拟结果
        3.3.1 光场和力场的空间分布
        3.3.2 增益的时间特性
        3.3.3 受激散射随某些参数的变化
    §3.4 噪声激发模型的数值模拟结果及两种模型的比较
        3.4.1 噪声模型下TSBS的时空特征
        3.4.2 两种模型的比较
    §3.5 实验过程的数值模拟
第四章 横向受激布里渊散射的抑制
第五章 总结
    §5.1 论文得到的结论
    §5.2 尚待解决的问题
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文

(10)基于二氧化钒的可调控太赫兹超材料及其手性特性的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 太赫兹(THz)波简介
        1.1.1 THz波的电磁特性
        1.1.2 THz波的产生
        1.1.3 THz波的探测
        1.1.4 THz波的应用
    1.2 超材料
        1.2.1 结构化的电磁材料
        1.2.2 超材料的研究历史
        1.2.3 超材料的发展方向及其研究现状
    1.3 温控相变二氧化钒(VO_2)薄膜材料
        1.3.1 VO_2薄膜及其相变特性
        1.3.2 VO_2薄膜的生长
        1.3.3 VO_2薄膜的表征
    1.4 本论文的主要研究工作
第2章 THz超材料的制备工艺及时域光谱表征系统
    2.1 THz超材料制备工艺介绍
        2.1.1 基片预处理
        2.1.2 匀光刻胶
        2.1.3 光刻及套刻
        2.1.4 金属热蒸镀
        2.1.5 反应离子刻蚀
    2.2 基于光电导天线的THz时域光谱表征系统
        2.2.1 光电导效应产生和探测宽带THz波原理简介
        2.2.2 空间光透射式THz时域光谱系统
        2.2.3 空间光反射式THz时域光谱系统
        2.2.4 光纤化角度扫描THz时域光谱系统
        2.2.5 光纤化三维空间扫描THz时域光谱系统
    2.3 基于光整流/电光效应搭建可调谐激发THz时域光谱系统
        2.3.1 光整流/电光效应产生/探测宽带THz波原理简介
        2.3.2 可调谐激发THz时域光谱系统的搭建
    2.4 基于空间光透射式THz时域光谱系统表征VO_2薄膜
        2.4.1 VO_2薄膜的制备工艺及流程
        2.4.2 VO_2薄膜的表征
    2.5 本章小结
第3章 金属二维非手性THz超材料及其主、被动调制
    3.1 研究背景
        3.1.1 二维超材料简介
        3.1.2 偏振操控二维非手性超材料研究现状
    3.2 具有无数对称轴的二维圆环构建吸收体超材料
        3.2.1 设计方案
        3.2.2 电磁仿真结果与讨论
        3.2.3 吸收体超材料的被动调制
    3.3 具有双垂直对称轴的二维开口环(SRRs)构建宽带手性保持反射镜
        3.3.1 设计方案
        3.3.2 电磁仿真结果与讨论
        3.3.3 宽带手性保持反射镜的被动调制
    3.4 具有单对称轴的二维SRRs构建带阻手性保持反射镜
        3.4.1 设计方案
        3.4.2 电磁仿真结果与讨论
        3.4.3 带阻手性保持反射镜的被动调制
    3.5 温控可调制的手性保持反射镜
        3.5.1 温控可调制的第一类带阻/宽带手性保持反射镜
        3.5.2 温控可调制的第二类带阻/宽带手性保持反射镜
    3.6 本章小结
第4章 金属二维手性THz超材料及其主动调制
    4.1 研究背景
        4.1.1 二维手性简介
        4.1.2 二维手性超材料的研究现状
    4.2 基于二维手性超材料的THz手性反射镜
        4.2.1 设计方案
        4.2.2 电磁仿真结果与讨论
    4.3 温控可切换的圆转换二向色性二维手性超材料
        4.3.1 设计方案
        4.3.2 电磁仿真结果与讨论
    4.4 基于二维手性复合超材料的温控可切换手性反射镜
        4.4.1 温控左旋圆偏振反射镜与传统反射镜的切换
        4.4.2 温控左旋圆偏振反射镜与手性保持反射镜的切换
        4.4.3 温控左旋圆偏振反射镜与右旋圆偏振反射镜的切换
    4.5 本章小结
第5章 金属三维手性THz超材料及其主动调制
    5.1 研究背景
        5.1.1 三维手性简介
        5.1.2 三维手性超材料的研究现状
    5.2 温控可调制的线偏振非对称传输超材料
        5.2.1 超材料的对称性及其电磁响应分析
        5.2.2 设计方案
        5.2.3 电磁仿真结果与讨论
        5.2.4 温控线偏振非对称传输效应
    5.3 温控可调制的光学活性及线偏振转换超材料
        5.3.1 设计方案
        5.3.2 电磁仿真及实验测量结果与讨论
    5.4 本章小结
第6章 介质手性THz超材料及其双带高效功能器件
    6.1 研究背景
        6.1.1 二次旋转对称二维手性超材料的电磁响应
        6.1.2 高效偏振操控超材料的研究现状
    6.2 手性切换的双带高效非对称传输超材料
        6.2.1 设计方案
        6.2.2 电磁仿真结果及讨论
    6.3 覆盖2π相位周期的手性切换双频介质超材料
    6.4 手性切换的双频高效异常衍射光栅
    6.5 手性切换的双频高效全息成像超材料
    6.6 本章小结
第7章 金属等离子体诱导透明THz超材料及其主、被动调制
    7.1 研究背景
        7.1.1 电磁诱导透明(EIT)与等离子体诱导透明(PIT)效应简介
        7.1.2 PIT超材料的研究现状
    7.2 三能级明模-明模耦合PIT THz超材料及其主/被动调制
        7.2.1 设计方案
        7.2.2 电磁仿真及实验表征结果与讨论
        7.2.3 PIT超材料的被动调制与鲁棒性能分析
        7.2.4 温控可调制的PIT超材料
        7.2.5 偏振无关的PIT超材料及其温控调制
        7.2.6 偏振切换的双带PIT超材料及其温控调制
    7.3 四能级双透明窗口PIT超材料及其被动调制
        7.3.1 四能级EIT现象的能级耦合分析
        7.3.2 设计方案
        7.3.3 双透明窗口PIT超材料的被动调制与讨论
    7.4 四能级双透明窗口PIT超材料的温控调制
    7.5 本章小结
总结与展望
参考文献
发表论文及参加科研情况说明
致谢

四、光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究(论文参考文献)

  • [1]受激布里渊散射与激光诱导击穿的组合式脉冲压缩技术研究[D]. 刘照虹. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
  • [2]基于SBS效应激光波长对光学材料损伤的影响[J]. 倪锐芳,蒋晓东,黄进,曹林洪,徐习斌. 强激光与粒子束, 2015(06)
  • [3]熔石英玻璃的SBS效应及界面结构对损伤过程影响研究[D]. 倪锐芳. 西南科技大学, 2015(03)
  • [4]基于SBS光限幅器的控制和改进方法的研究[D]. 付美玲. 哈尔滨工业大学, 2010(02)
  • [5]受激布里渊散射若干问题的探索研究[D]. 朱永祥. 国防科学技术大学, 2009(04)
  • [6]纵向受激布里渊散射的数值模拟与实验研究[D]. 邓少永. 国防科学技术大学, 2006(05)
  • [7]光学透明材料中瞬态SBS过程的数值研究[J]. 郭少锋,陆启生,程湘爱,黎全,曾学文,银燕. 物理学报, 2004(01)
  • [8]横向受激布里渊散射的数值模拟[D]. 周萍. 国防科学技术大学, 2003(02)
  • [9]受激布里渊散射脉冲压缩技术研究进展[J]. 廉玉东,王禹贺,章雨琴,韩世伟,虞洋,齐萱,栾楠楠,白振旭,王雨雷,吕志伟. 强激光与粒子束, 2021(05)
  • [10]基于二氧化钒的可调控太赫兹超材料及其手性特性的研究[D]. 刘蒙. 天津大学, 2020(01)

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光学透明材料中瞬态 SBS 过程的数值研究
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