前面7.7.2与7.7.3两小节已经指出,产生SRBS的物理机制是基于前向强泵浦光场与反向瑞利散射光场之间干涉,首先形成光强周期起伏的驻波场,然后借助强度依赖的折射率变化在散射介质中形成感应布拉格光栅;后者通过对入射泵浦光的反射而对反向散射光提供能量增益,最后形成受激散射光输出。在假设入射泵浦光是频率为v0(以cm-1为单位)的单色平面波的情况下,导致感应光栅形成的介质折射率空间周期变化量,根据式(7-153)可写为
式中,δn是由式(7-154)表示的折射率调制振幅,它的大小直接影响感应光栅反射率。
但是实际的泵浦激光都具有一定的谱线宽度,在其线宽内的不同单色组分均可按上式形成各自的驻波光栅,这些光栅有略为不同的周期,它们互相叠加的结果,使得叠加后形成的总光栅有一定程度的模糊;随着谱线宽度的增大,这种模糊程度的影响将随之变得严重,从而导致光栅反射率的显著变低。为定量考虑这种影响的大小,假设泵浦线宽大小为δv,则整个泵光对介质折射率周期变化的积分贡献可表示为[146]
与式(7-162)相比,式(7-163)表明在泵浦光具有有限谱宽的情况下,折射率调制振幅呈现出与空间位置有关的递减包络线状变化。在谱宽取不同值时,按上式计算出的包络线形状变化曲线如图7-42所示。如果从包络线取最大值算起,到其值降低到一半时的空间距离定义为光栅的有效反射厚度,则可认为它粗略等价于有效增益长度。当泵浦线宽分别取不同值时,对应的感应光栅有效反射厚度如表7-2所示,这里假设了介质线性折射率n0=1.4。由该表数据可看出,为在实验中有效产生SRBS,可允许的泵浦线宽最大值应≤1 cm-1。与这一线宽值对应的纵向相干长度为30 ps,这意味着当泵浦脉冲时宽≤30 ps时,很难产生SRBS效应。(www.xing528.com)
图7-42 在不同泵浦线宽条件下介质折射率调制振幅随空间位置变化的理论曲线
表7-2 泵浦线宽为不同值时,对应的光栅有效反射厚度值
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