高功率激光與等離子體相互作用在激光慣性約束聚變、實(shí)驗(yàn)室高能量密度物理、實(shí)驗(yàn)室天體物理等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。特別是在激光聚變中，由于單束激光器件具有一定的能量極限，為了提供點(diǎn)火需要的兆焦級(jí)能量，只能采用多束激光注入的方式。在光束重疊的空間內(nèi)，不同光束通過(guò)與電子等離子體波、離子聲波的耦合，會(huì)產(chǎn)生多種多光束激光等離子體不穩(wěn)定性（LPI），而共用散射光波的受激布里淵散射（SL-SBS）是其中一種重要的不穩(wěn)定性過(guò)程。一方面，這種SL-SBS過(guò)程會(huì)產(chǎn)生散射光造成激光能量的損失，影響束間能量分布和光束內(nèi)能量的分布；另一方面，SL-SBS的子波可能作為其它LPI過(guò)程的種子，在激光聚變中誘發(fā)更加復(fù)雜的不穩(wěn)定性耦合過(guò)程，為實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火帶來(lái)一定的不確定性因素和風(fēng)險(xiǎn)。

    盡管1992年Dubois與其合作者在理論上已提出此類(lèi)SL-SBS過(guò)程，之后湖南大學(xué)和國(guó)防科技大學(xué)合作團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究了多束激光激發(fā)SL-SBS過(guò)程的色散關(guān)系和增長(zhǎng)率，但以往的工作基于入射光束的對(duì)稱(chēng)性假設(shè)，主要關(guān)注共用散射光沿多束入射激光對(duì)稱(chēng)軸方向上傳播的情況。在實(shí)際的情況下，由于不同光束之間的物理參數(shù)不可避免地存在差異，必然會(huì)對(duì)SL-SBS過(guò)程的增長(zhǎng)模式產(chǎn)生影響。為了更好地理解SL-SBS過(guò)程，近期北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所的邱捷博士和郝亮特聘研究員基于兩交叉光束下SL-SBS過(guò)程對(duì)流增長(zhǎng)的三維耦合模型，研究了光束交叉角、偏振方向、中心波長(zhǎng)等關(guān)鍵物理參數(shù)對(duì)SL-SBS過(guò)程的影響。

   研究表明，SL-SBS對(duì)兩束光的中心波長(zhǎng)差非常敏感，如圖1所示，波長(zhǎng)差為零時(shí)，共用散射光的波矢可能指向交叉光束的角平分面內(nèi)的任何方向；隨著波長(zhǎng)差增加，共用散射光的波矢可能指向會(huì)朝長(zhǎng)波長(zhǎng)激光波矢方向收縮；當(dāng)波長(zhǎng)差超過(guò)臨界值，由于入射激光與離子聲波無(wú)法與共用散射光波形成匹配關(guān)系，SL-SBS模式將不會(huì)被激發(fā)。除兩束光中心波長(zhǎng)的差異外，偏振方向的差異也會(huì)影響SL-SBS的增長(zhǎng)模式，如圖2所示，一般當(dāng)兩束光的偏振方向相同時(shí)，SL-SBS的增長(zhǎng)率最大；當(dāng)兩束光偏振方向垂直時(shí)，SL-SBS的增長(zhǎng)率變?yōu)閱喂馐鳶BS的增長(zhǎng)率；當(dāng)兩束光偏振方向相對(duì)于激光入射面的垂線(xiàn)具有不同偏轉(zhuǎn)角時(shí)，增長(zhǎng)率最大的共用散射光波出射方向?qū)⒚撾x交叉光束所在的平面，具體出射方向與兩束光夾角、及兩束光偏振方向與入射面的夾角有關(guān)。

    該工作不僅揭示在合適的參數(shù)下SL-SBS的散射光可能脫離兩入射激光所在的平面以偏離交叉光束對(duì)稱(chēng)軸的方向出射，還明確給出了兩入射光激發(fā)SL-SBS的波長(zhǎng)差臨界值以及偏振關(guān)系。這有助于在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)交叉光束的色差與偏振設(shè)置來(lái)抑制SL-SBS過(guò)程，也為實(shí)驗(yàn)中SL-SBS過(guò)程散射光的診斷提供了理論依據(jù)。

原文鏈接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0062902