实验发现：非线性光学中的后向散射共轭

早在光学相位共轭波的概念提出和它可用于消除像差和畸变影响的理论分析出现以前，苏联科学家Zel'dovich等人以及稍后的Nosach等人于1972年首次报道了他们在受激布里渊散射（SBS）实验中，观察到的一种奇特的现象［39，40］。他们利用一台单轴模脉冲红宝石激光器输出光束，经聚焦后入射到甲烷高压气体盒或CS2液体盒，可产生通常的SBS辐射。然而当时发现，如果如图8-16所示，让泵浦光束经过一个像差板（或畸变介质）后再聚焦入射到散射介质中，所产生的后向SBS光束经过像差板输出后的波面，竟然恢复到与初始泵浦波面基本相同。当时对于这样一种实验事实，无法用普通的受激布里渊散射理论给出合理的解释。直到1976—1977年间光学相位共轭波概念的提出［6，7］以及随后分别利用四波和三波混频在实验上成功产生共轭波之后［8，9］，人们才意识到Zel'dovich等早期报道的实验现象，完全可以利用后向SBS光束具有相位共轭波的特性来加以解释。

图8-16　表明后向受激布里渊散射具有像差自动补偿能力的实验装置(www.xing528.com)

在这之后，人们又进一步发现，不仅仅是后向SBS具备相位共轭特性［41～45］，其他任何已知的后向受激散射如受激拉曼散射（SRS）［46～51］、受激瑞利翼（克尔）散射［52，53］、受激瑞利布拉格散射［54，55］、受激米氏散射［56，57］等也同样具有相对于入射泵浦波而言的相位共轭波的特性。与利用非线性四波或三波混频的方法相比，通过后向受激散射方法产生相位共轭波，具有不要求相位匹配、无严格光学调整要求、可获得较高非线性反射率等明显优点，因此很快成为产生光学共轭波的最有效的技术手段。特别是进入21世纪以来，具有无频移和低阈值特点的受激瑞利布拉格散射以及受激米氏散射的分别发现（参见第7章），更为光学相位共轭的基础研究和应用技术的发展，提供了新的空间。