[发明专利]测量介质布里渊增益线型和线宽的装置及基于该装置测量介质布里渊增益线型和线宽的方法

权利要求书

1.测量介质布里渊增益线型和线宽的装置，其特征在于：它包括激光源（1）、1/2波片（2）、Stokes光产生系统（3）、第一1/4波片（4）、第一偏振片（5）、斩波器（6）、第二全反射镜（7）、第一全反射镜（8）、第三偏振片（9）、第三1/4波片（10）、放大池（11）、第二1/4波片（12）、第二偏振片（13）、第三全反射镜（14）、测量系统（15）和能量计（16），所述的Stokes光产生系统（3）包括聚焦透镜（3-1）和SBS产生池（3-2），测量系统（15）包括衰减器（15-1）、F-P干涉扫描仪（15-2）、光电倍增管（15-3）、取样积分器（15-4）和计算机（15-5），

激光源（1）发射脉冲激光入射至1/2波片（2），经该1/2波片（2）透射的脉冲激光入射至第一偏振片（5），经该第一偏振片（5）的脉冲激光被分为反射的S₁₁和透射光P₂₁，所述的反射的S₁₁经过第一1/4波片（4）入射至Stokes光产生系统（3），再由Stokes光产生系统（3）产生的Stokes信号光沿入射光路返回至第一1/4波片（4），经过第一1/4波片（4）透射的透射光P₁₁入射至第一偏振片（5），经该第一偏振片（5）透射的透射光P₁₁顺次经过第一全反射镜（8）、第三偏振片（9）和第三1/4波片（10）后入射至放大池（11）的一端，经第二1/4波片（12）透射的反射光的S₁₂再经第二偏振片（13）反射后入射至测量系统（15）；所述的透射光P₂₁顺次经过斩波器（6）、第二全反射镜（7）、第三全反射镜（14）、第二偏振片（13）和第二1/4波片（12）后入射至放大池（11）的另一端，经第三1/4波片（10）透射的反射光S₂₁经过第三偏振片（9）反射后入射至能量计（16），能量计（16）的能量信号输出端与计算机（15-5）的能量信号输入端连接；

SBS产生池（3-2）设置在聚焦透镜（3-1）的焦平面上，

衰减器（15-1）的Stokes信号光输出端与F-P干涉扫描仪（15-2）的Stokes信号光输入端连接，

F-P干涉扫描仪（15-2）的Stokes光频谱信号输出端与光电倍增管（15-3）的Stokes光频谱信号输入端连接；

光电倍增管（15-3）的Stokes电信号输出与取样积分器（15-4）的Stokes电信号输入端连接；

取样积分器（15-4）的Stokes积分信号输出端与计算机（15-5）的Stokes积分信号输入端连接。

2.基于权利要求1所述的测量介质布里渊增益线型和线宽的装置测量介质布里渊增益线型和线宽的方法，其特征在于：激光源（1）发射脉冲激光入射至1/2波片（2），经该1/2波片（2）透射的脉冲激光入射至第一偏振片（5），经该第一偏振片（5）的脉冲激光被分为S态的线偏振光S₁₁和P态的线偏振光P₂₁，

所述的S态的线偏振光S₁₁经第一偏振片（5）反射的线偏振光S₁₁入射至第一1/4波片（4），经该第一1/4波片（4）透射的圆偏振光O₁₁入射至Stokes光产生系统（3）的聚焦透镜（3-1），经聚焦透镜（3-1）透射的圆偏振光O₁₁会聚到SBS产生池（3-2），所述的圆偏振光O₁₁与SBS产生池（3-2）的介质发生作用，产生具有布里渊频移的后向散射的圆偏振光O₁₂，向后散射的圆偏振光O₁₂原路返回入射至第一1/4波片（4），经该第一1/4波片（4）的向后散射的圆偏振光O₁₂变成射的P态的线偏振光P₁₁，所述的P态的线偏振光P₁₁入射至第一偏振片（5）；经该第一偏振片（5）透射至第一全反射镜（8），经该第一全反射镜（8）反射至第三偏振片（9），经该第三偏振片（9）透射至第三1/4波片（10），经第三1/4波片（10）的P态的线偏振光P₁₁变为圆偏振光O₁₃，所述的圆偏振光O₁₃作为种子光入射至放大池（11）的一端；

所述的P态的线偏振光P₂₁入射至斩波器（6），经该斩波器（6）调制后的P态的线偏振光P₂₁入射至第二全反射镜（7），经该第二全反射镜（7）反射至第三全反射镜（14），经第三全反射镜（14）反射至第二偏振片（13），经第二偏振片（13）透射至第二1/4波片（12），经第二1/4波片（12）的P态的线偏振光P₂₁变为圆偏振光O₂₁，所述的圆偏振光O₂₁作为泵浦光入射至放大池（11）的另一端；

所述的泵浦光和种子光在放大池（11）的相互作用后，泵浦光实现了向种子光的能量转移将种子光放大，

放大后的种子光由泵浦光的入射端从放大池（11）输出入射至第二1/4波片（12），经该第二1/4波片（12）的放大后的种子光变为S态的线偏振光S₁₂，经第二偏振片（13）反射入射至测量系统（15）的Stokes信号光经衰减器（15-1），

衰减器（15-1）将接收到的Stokes信号光进行衰减，并将衰减后的Stokes信号光发送至F-P干涉扫描仪（15-2），

F-P干涉扫描仪（15-2）对接收到的Stokes信号光进行频谱扫描，并将Stokes光频谱信号发送至光电倍增管（15-3），

光电倍增管（15-3）将接收到的Stokes光频谱信号转换为Stokes电信号，并将该Stokes电信号发送至取样积分器（15-4）；

取样积分器（15-4）根据接收到的Stokes电信号进行取样积分，并将积分后的Stokes积分信号发送至计算机（15-5）；

泵浦光由种子光入射端从放大池（11）输出入射至第三1/4波片（10），经该第三1/4波片（10）的泵浦光变为S态的线偏振光S₂₁，经第三偏振片（9）反射后入射至能量计（16），该能量计（16）用于监测泵浦光能量I，通过能量计（16）的泵浦光能量信号输出端与计算机（15-5）的泵浦光能量信号输入端连接，

计算机（15-5）根据接收到放大前的Stokes电信号的频谱数据拟合得到Is₀(ν)，根据接收到放大后的Stokes电信号的频谱数据拟合得到Is_a(ν)；由公式（1）曲线拟合得到介质布里渊增益线型g(ν)，根据介质布里渊增益线型g(ν)得到增益线宽，所述Is_a(ν)的表达式为

Is_a(ν)=Is₀(ν)×exp[g(ν)IL]                    （1）

放大前的Stokes光能量为Is₀(ν)，放大后的Stokes光能量为Is_a(ν)，泵浦光能量为I，布里渊放大池池长为L，Stokes光频率为ν。