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为了避免在高功率光纤放大器和光纤相位共轭镜等实际应用中因受激Brillouin散射(SBS)造成的光纤损伤,根据描述SBS动态弛豫振荡特性的振幅耦合方程,利用有限差分的数值模拟方法研究了光纤中SBS的动态弛豫振荡特性,并对其抑制进行了初步探讨.得到了光纤中SBS弛豫振荡在不同的脉冲上升时间的时空三维图;同时利用方波和脉冲光作抽运光进行了相应实验研究,实验结果与理论模拟结果符合很好.结果表明,增大抽运光脉冲上升时间可以有效抑制因SBS而产生的弛豫振荡,进而避免因其造成的光纤损伤.
关键词:
受激Brillouin散射
动态弛豫振荡特性
有限差分法 相似文献
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利用KrF激光和SF6介质从理论和实验上研究了声子寿命和增益系数等介质参数对SBS脉宽压缩比和能量反射率的影响。理论上采用一维瞬态模型对SBS过程进行数值模拟,考虑了瞬态过程、介质吸收以及泵浦耗空的影响,计算了SBS介质不同参数对脉冲压缩影响的规律。实验表明,在实验参数的变化范围内声子寿命越短、增益系数越小,越有利于脉宽压缩。在0.68MPa下,脉宽压缩比达到8。数值模拟了声子寿命和介质增益系数单独变化时对SBS过程影响的规律,发现在声子寿命和增益系数同时变化时,SBS对泵浦脉冲的压缩有最佳点。 相似文献
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建立了描述噪声起振和Stokes种子光辅助起振的SBS(受激布里渊散射)理论模型,利用变步长有限差分方法数值求解了一维瞬态后向SBS耦合波方程组,得到了抽运光和散射光光强以及介质密度变化量的时空分布;研究了Stokes激光场对SBS反射率以及发生阈值的影响,发现Stokes种子光的存在大大减短了SBS过程的起振时间,并且在抽运光脉冲宽度固定的情况下使SBS的发生阈值大幅度降低;最后,探讨了瞬态受激布里渊过程对光学材料破坏的可能性并对今后的工作进行了展望.
关键词:
光学透明材料
受激布里渊散射
斯托克斯种子光
反射率 相似文献
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通过数值求解一维瞬态受激布里渊散射(SBS)声光耦合波方程,从理论上分析了泵浦激光参数及光学材料参数对SBS过程发生阈值的影响。以SBS过程中建立起来的应力场抗拉(压)强度和散射场的反射率为判据,分析了激光脉宽及作用区域长度对激光超声破坏材料效果的影响,探讨了短脉冲激光(约ns)引起的激光超声对材料的破坏机理;讨论了通过参数配置有效遏制SBS过程激光超声对光学材料的破坏问题。 相似文献
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分析了利用光纤中的受激布里渊散射(SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性。据此,对采用单模光纤(SMF)作为SBS池的掺Er3+调Q光纤激光器进行实验研究,当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的抽运光功率下得到脉宽约2.6 ns,脉冲周期58.23 ns,平均功率7.35 mW的激光脉冲。进一步的研究表明:激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成; SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象。脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关。 相似文献
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分析了利用光纤中的受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性.据此,对采用单模光纤(single-mode fiber,SMF)作为SBS池的Er3+掺杂调Q光纤激光器进行实验研究.当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的光抽运功率下得到脉宽约2.6ns,脉冲周期58.23ns,平均功率7.35mW的激光脉冲.进一步的研究表明:激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成;SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象.脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关. 相似文献
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光隔离器法抑制Michelson干涉型光纤水听器中的SBS 总被引:1,自引:0,他引:1
光纤水听器是利用光的干涉信号进行探测的,但随着入射光功率的增加,易发生受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)效应,并因而产生噪声,限制入射光功率的增加,极大地影响探测信号。为了抑制SBS效应,提高光纤水听器性能,以Michelson型光纤水听器为例,从实验和理论上研究了SBS及其阈值特性。根据阈值公式分析了提高阈值的方法,着重讨论了光隔离器法对SBS的抑制。最后利用时域有限差分方法对光纤内的入射光、Stokes光和声波的时空分布进行了分析。只要给出初始条件及光纤参数即可得出光纤内各波的时空分布。通过开展抑制此效应的研究,不仅为可调谐相干光的产生提供一个新途径,而且可作为一种有效手段来研究各种光纤系统中的散射特性。 相似文献
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S波段光纤拉曼放大器中级联受激布里渊散射串扰的实验研究 总被引:2,自引:0,他引:2
研究了光纤激光器前向抽运的S波段分布式光纤拉曼放大器中级联的受激布里渊散射(SBS)串扰现象。用窄光谱带宽(<100MHz)的可调谐激光二极管作为信号源,通过S波段分布式光纤拉曼放大器,当被放大的信号功率超过单模光纤受激布里渊散射的阈值时,出现了前向受激布里渊散射,这是传导声波布里渊散射在光纤放大器中放大的现象。随着拉曼放大器抽运功率的提高,在斯托克斯区,出现了两阶受激布里渊散射线,在实验中观测到偶数阶的受激布里渊散射谱线功率大于奇数阶的布里渊一瑞利散射线。当进一步增加拉曼放大器的抽运功率,出现了前向级联的多阶受激布里渊散射现象,拉曼放大器的增益下降,被放大的信号功率转换为受激布里渊散射,噪声变大。受激布里渊散射的串扰破坏了拉曼放大器的特性,使拉曼放大器无法在密集波分复用光纤传输系统中使用,因此需要严格地控制入纤的信号功率和放大器的抽运功率。在实验中还观测到在光纤拉曼放大器中被放大的信号光和受激布里渊散射线两侧的伴线。 相似文献
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Strong multi-order forward stimulated Brillouin scattering (SBS) has been observed in the backward pumped S-band distributed fiber Raman amplifier (FRA) with tunable narrow signal source (less than 100 MHz) when the pump power of FRA reached the SBS threshold. This does not obey the theory that only weak backward SBS lines exist according to the conservation of energy and momentum and the wave vector selected rule. This is because the sound waveguide characteristic weakens the wave vector rule, and the forward transmitted sound waveguide Brillouin scattering lines are generated and amplified in FRA.When the pump power is further increased, 11 orders of SBS lines and comb-like profile are observed. For the excited line, the frequency is 197.2296 THz and the power is 0 dBm. The even order SBS lines are stronger than odd order SBS lines, the power of the 2nd and 4th order SBS lines is 1.75 dBm, which is 16 dB higher than that of the 1st and 3rd order SBS lines. The odd order SBS lines are named BrillouinRayleigh scattering lines. 相似文献
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We report experimental results which show that the stimulated Brillouin scattering (SBS) spectrum in an optical fiber is inhomogeneous, exhibiting spectral broadening and hole burning under cw monochromatic laser excitation. This phenomenon arises from the waveguide interaction of the pump and Stokes signals and is a fundamental property of SBS in waveguiding systems due to their ability to confine a fan of radiation wave vector directions. 相似文献
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窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器在非线性频率变换、遥感探测和量子信息等领域有广泛的应用前景.综合考虑受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、自相位调制(self-phase modulation)和交叉相位调制(cross-phase modulation)等非线性效应,建立了窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的非线性动力学模型.仿真分析了放大器中脉冲激光的时频演化特性,对比研究了抽运脉冲宽度、光纤长度和信号光功率等因素对放大器性能的影响.研究发现,上述因素会影响放大器的SRS阈值、SBS阈值、输出激光线宽、激光转换效率等.例如,当脉冲宽度为800 ns时,SBS随着抽运功率的增加而发生,限制了激光功率的提升;减短抽运脉宽可以抑制SBS,但是输出激光的线宽易于展宽到数百MHz以上;增加光纤长度可以获得更低的SRS阈值和更高的转换效率,但是SBS效应和光谱展宽程度也随之增强.系统搭建中需要平衡各非线性效应,选择合适的系统参数.研究内容可以为窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的设计搭建提供参考. 相似文献
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We have developed a theoretical approach to simulate stimulated Brillouin scattering (SBS) generation in photonic crystal fiber (PCF). The threshold condition for the SBS occurrence has been derived as a function of fiber parameters and input pump power. A particular emphasis is given to the influence of the input pump power and fiber length on the Brillouin gain in the PCF. To assess threshold pump power accurately, the pump depletion effect has been included by employing the 1% criterion. This simulation can anticipate the Brillouin threshold gain value precisely. The threshold gain varies from 14 to 18 depending on the PCF length. 相似文献
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Ji Ho Jeong Sang Bae Lee Young Min Jhon Kwang Yong Song Je-Myung Jeong Kwanil Lee 《Applied physics. B, Lasers and optics》2014,116(1):91-96
We propose and experimentally demonstrate a novel method for the extension of the measurement range in Brillouin optical correlation domain analysis by switching the pump and probe waves for selectively inducing the stimulated Brillouin scattering (SBS) in the sensing fiber. In this scheme, two correlation peaks are located in the sensing fiber and SBS is alternatively induced at each position by pump/probe selective switching and optical attenuation. In the experiment, twice enlargement of measurement range is successfully achieved with 146-m fiber with a 10-cm spatial resolution. 相似文献
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