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高能量的超短脉冲皮秒激光因其具有高峰值功率、高光束质量及理想的时间和空间波形被应用于医疗、工业加工及军用等诸多领域。采用传统技术手段获得高能皮秒脉冲激光造价高昂,效率低,实验装置复杂,不利于普及推广。基于受激布里渊散射(SBS)效应,将纳秒量级泵浦光通过压缩和放大等措施,成功获得高能量百皮秒超短脉冲输出。将其与其它系统结合搭建完整激光治疗仪器,通过实验观察纹身淡化病例样本,进一步验证该实验装置的有效性与先进性。首先,依据SBS理论建立自发散射模型及物理放大模型,采用麦克斯韦(Maxwell)方程组和Navier-Stokes方程相结合,建立一维瞬态SBS耦合方程组,在此基础上利用差分法与迭代法离散方程,获得数值模拟仿真公式。对SBS阈值效应进行仿真,从泵浦光、介质材料及系统结构三方面分别对脉宽压缩及布里渊放大进行模拟。通过数值分析各参数对脉宽压缩、能量反射和受激布里渊放大过程的影响规律。其次,通过数值模拟结果及对介质的各项性质了解,选用FC-40和FC-43两种不同参数介质进行对比实验,搭建产生池与放大池相结合的双池结构装置,分别对其获得的脉宽压缩效果,能量反射强度,中心波长及脉宽稳定性进行测试对比。采用FC-40介质时,将脉宽为6ns、单脉冲能量0-250m J可调的Nd:YAG激光脉冲通过压缩后获得最窄脉宽296ps,最高能量145m J的超短脉冲,最佳能量反射率79.2%;FC-43为介质时,实验获得328ps脉冲宽度,最高能量输出143m J,最佳能量反射率77.6%。最后,对输出皮秒激光进行一级行波放大(最高输出能量800m J以上),以基于SBS的高能皮秒激光器为核心,结合控制系统、冷却系统及导光系统完成整机搭建。引用吉林大学白求恩第一医院整形科纹身淡化实验病例样本,通过光学显微镜分别对其淡化效果进行观察。结果表明,基于SBS效应获得的高能皮秒脉冲激光器具有较好的纹身淡化效果。