结合静态流体力学理论、弦振动理论及瞬态受激布里渊散射(SBS)理论,建立了描述介质纵向振动所产生的附加密度变化的受激布里渊散射耦合模型。以四氯化碳为介质,研究了不同强度的基频及倍频振动对受激布里渊散射反射率以及波形失真度的影响特征。结果表明,振动对于受激布里渊散射的影响具有一定的阈值性。在低于某一阈值情况下,受激布里渊散射稳定性不受其影响,且受激布里渊散射的振动稳定性在很大程度上受控于受激布里渊散射装置的结构参数。在介质振动强度恒定的情况下,选取短焦透镜及短池长的装置结构更有利于受激布里渊散射相位共轭镜稳定性的提高。

对纳秒级宽带KrF激光脉冲的时间整形进行了研究。采用受激布里渊散射(SBS)脉冲压缩KrF激光获得短脉冲,通过脉冲堆积获得KrF激光时间整形脉冲。利用激光放大器对整形脉冲进行放大,对KrF激光整形脉冲的形状影响较大。通过对放大前整形脉冲形状的调整,在放大后可以得到所需形状的整形脉冲,一次放大能量输出可达50 mJ,二次放大能量输出可达300 mJ。理论分析与实验结果一致。研究表明,短脉冲堆积和放大器放大的组合方案具有较强的整形能力。

研制了一套输出能量在100 J以上的大能量高功率钕玻璃激光系统。在设计中,对光路排布进行了优化,对系统放大增益进行了数值模拟,采用像传递技术和受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术,提高了激光束的输出质量。Nd:YLF前端输出的单纵模脉冲激光经过两级双程放大和一级助推放大,获得了106 J的能量输出。针对在大口径高能高功率激光系统中应用受激布里渊散射相位共轭镜的要求,设计了一种新型的受激布里渊散射相位共轭镜结构,这种结构克服了传统独立双池的缺点,完全适用于高能高功率激光的双程放大结构。

从理论和实验上对利用宽带KrF激光抽运SF6产生的受激布里渊散射(SBS)的脉宽稳定性进行了研究。获得了受激布里渊散射脉宽稳定性随抽运功率密度稳定性、抽运脉宽稳定性及介质气压变化的规律。发现受激布里渊散射脉宽的稳定性与抽运激光的稳定性直接相关,抽运激光的稳定性越好,获得的受激布里渊散射脉宽相对稳定性也越好。抽运光脉宽和能量的不稳定都会造成所产生的受激布里渊散射脉宽不稳定。在较低抽运功率密度情况下抽运光脉宽和能量的波动对受激布里渊散射脉宽稳定性的影响都不可忽略,但在较高抽运功率密度情况下受激布里渊散射脉宽稳定性主要受抽运光脉宽波动的影响。对结果进行了分析和讨论,获得脉宽稳定性较好的受激布里渊散射输出的条件是,使用脉宽稳定性较好的抽运光和在保证没有其他非线性效应产生的情况下,尽可能提高抽运光的功率密度和介质气压。

实验研究了利用带宽为81 cm-1的KrF激光抽运SF6介质所产生的后向散射现象特性。任意改变抽运光的光斑形状均不影响后向散射光的光斑形状,随透镜焦距的增加散射光光斑口径增大;散射光的脉冲宽度和能量大小随介质气压的升高先升后降,存在极值现象;能量反射率为1％～3%;后向散射光脉宽具有脉宽压缩特性,且与介质气压有关;用聚焦透镜和介质池取代激光器的后镜,可自动成腔输出激光。

对时间上串行的受激布里渊散射(SBS)激光组束中高功率斯托克斯光的放大问题进行了研究,实验研究了高功率下斯托克斯光放大的能量提取效率随种子光与抽运光功率密度比的变化规律。实验发现,当斯托克斯光功率密度大于抽运光功率密度时,斯托克斯光仍然可以从抽运光中提取能量。而且研究表明,随着斯托克斯光功率的增大,从抽运光中提取出的能量越多。高功率斯托克斯光的放大存在一个最大值,这个最大值决定于抽运光能量、介质吸收系数、介质池长等参量。通过优化介质池长和介质吸收系数等参量可以提高斯托克斯光放大的最大值,并获得较高的能量提取效率。

介绍利用布里渊散射的目标探测技术。讨论了在海水和大气中的布里渊散射基本理论。主要介绍布里渊散射谱的三种测量方法：法布里-珀罗干涉仪探测法、边缘探测法、光拍频探测法，并对这些方法进行了对比和分析。

介绍了当前光纤组束研究中的几种主流方法,即利用受激布里渊散射的光纤组束;利用衍射光学元件的光纤组束;全光纤组束等.对这些方法作了对比和分析.并对光纤组束的应用前景进行了展望.

为了寻找性能良好的受激布里渊散射(SBS)介质,根据SBS对介质的要求,试验了几种全卤代烃新介质.测定或计算了增益系数、声子寿命和吸收系数等参数.四氯乙烯(C2Cl4)具有良好的SBS特性,其增益系数为9.0cm·GW-1,声子寿命为0.59ns,吸收系数为0.003cm-1.分析和讨论了介质化学结构对SBS特性的影响.

实验研究了脉冲堆积法对KrF激光的整形能力.利用受激布里渊散射(SBS)压缩脉冲获得了脉宽为3～5 ns的短脉冲,用4束激光堆积获得了脉宽为10～15 ns、平顶宽度为5～10 ns的整形脉冲.利用实测SBS脉冲数据,对脉冲堆积法进行了数值模拟,模拟的脉冲宽度为12.7 ns,平顶宽度为7.7 ns,该结果与实验相符.对脉冲堆积法的任意整形能力进行了模拟,讨论了脉冲宽度变化对整形的影响,发现脉宽变化在5%以内时,对整形脉冲的影响较小.对整形脉冲的放大进行了定性研究,结果表明:平顶脉冲通过放大器后,前沿部分放大较多,由于饱和作用,后沿放大较少;如果前端整形脉冲前沿为斜坡状,放大后可以得到近平顶的脉冲.