哈工大董永康教授课题组提出绝热前向受激布里渊散射新机制

　　【仪表网 研发快讯】近日，航天学院董永康教授课题组在前向受激布里渊散射领域取得突破。研究成果以《绝热前向受激布里渊散射》(Athermal Forward Stimulated Brillouin Scattering)为题发表在《激光与光子学评论》(Laser & Photonics Reviews)上。
 

　　前向受激布里渊散射(Forward stimulatedBrillouin scattering, F-SBS)是一种非线性声光耦合效应，其通过横向共振声波独特的“由内至外”感知能力，在环境物质识别、能源勘探以及智慧医疗等领域展现出极大应用潜力。然而，在实际应用中，环境温度的波动会导致F-SBS中横向声波的共振频率发生显著漂移，其温度敏感性主要源自材料声速的热效应，严重制约F-SBS在温度敏感场景下的稳定性，并对高精度传感提出了严峻挑战。目前，现有技术难以从传感机理层面突破这一瓶颈。
 

镀铝光纤中铝层厚度和包层半径的比例设计与表征
 

绝热前向受激布里渊散射的实验结果
 

　　针对这一技术难题，董永康教授课题组提出了绝热前向受激布里渊散射机制，通过理论建模、多物理场仿真以及实验验证的闭环研究，创新性地利用镀铝光纤解决了F-SBS技术长期存在的温度敏感性问题。该研究使用铝涂敷层作为热补偿器，通过精确设计铝涂层厚度与光纤包层半径比例关系，使铝涂层的负温度效应可抵消光纤包层的正温度效应对声波传播的影响，从而使镀铝光纤中横向声波的等效声速-温度系数趋近于零，实现绝热的F-SBS。此外，通过调控铝涂层的空间分布权重，可进一步实现对F-SBS共振频率温度响应的精准调控。课题组提出的绝热前向受激布里渊散射新机制，不仅推动了前向受激布里渊散射在极端环境(如航空航天、深海探测)中的应用，也为多个波导光声器件(如布里渊光纤激光器、声光调制器)的温度补偿设计提供了全新的理论和技术支持。
 

　　哈工大为论文唯一通讯单位，航天学院博士生任玉丽为论文第一作者，董永康教授为论文唯一通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持。