光纤受激布里渊散射的散射特性数值研究

基于受激布里渊散射Langevin噪声模型,通过近似的三波耦合方程组,采用了时域有限差分法,对光纤中受激布里渊散射过程进行数值模拟计算。对长度为10 km,折射率为1.5132的单模光纤,分析了50μs内光纤中的光场和声波场的时间和空间变化特性和散射光的功率变化特性。数值模拟中,在一定的抽运入射光作用下,把Stokes光作为起振光入射到光纤的另外一端,发现起振光的存在与否会影响到抽运光场、散射光场和声波场的时间空间振幅变化,并且得出存在Stokes光时散射光的功率随时间趋于饱和以及没有Stokes光时散射光功率随时间的近似线性变化。     

光纤受激布里渊散射效应及其应用

光纤受激布里渊散射效应及其应用刘波，杨经国（四川大学物理系６１００６４）ＦｉｂｅｒＳＢＳＥｆｆｅｃｔａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ￥ＬｉｕＢｏａｎｄＹａｎｇＪｉｎｇｇｕｏ（ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＣｈｅｎｇｄｕＰ．Ｒ，Ｃｈｉｎａ６１０...     

光纤放大器受激布里渊散射效应抑制

提出了一种多波长窄线宽光纤放大器,其种子光由多个单频激光耦合而成,所有单频激光波长几乎相等（波长间隔小于1 nm）,频率间隔大于两倍布里渊频移。建立了此类多波长窄线宽光纤放大器的完整理论模型,分析了放大器中受激布里渊散射（SBS）与种子数目的关系。搭建了双波长和三波长窄线宽光纤放大器,进行SBS阈值输出功率测定实验。实验结果与理论模拟结果基本一致,验证了理论模型的合理性;双波长和三波长放大可以有效抑制SBS效应,大幅提高放大器输出功率。     

光纤放大器中的受激布里渊散射阈值

 从受激布里渊散射(SBS)耦合波理论出发,根据双包层光纤放大器中的受激布里渊散射阈值模型,理论仿真了信号带宽、纤芯直径、放大器增益对SBS阈值的影响,并从实验上研究了单频百纳秒脉冲信号在掺镱双包层光纤放大器中的受激布里渊散射现象。实验中输入脉冲信号重复频率1 Hz,脉宽200 ns,对不同的输入脉冲信号放大,前向放大脉冲在脉冲能量660 nJ、峰值功率3.3 W时出现畸变,产生后向SBS窄脉冲,达到了SBS阈值,实验计算的SBS阈值与理论分析结果基本一致。     

光纤放大器受激布里渊散射效应抑制

提出了一种多波长窄线宽光纤放大器,其种子光由多个单频激光耦合而成,所有单频激光波长几乎相等（波长间隔小于1 nm）,频率间隔大于两倍布里渊频移。建立了此类多波长窄线宽光纤放大器的完整理论模型,分析了放大器中受激布里渊散射（SBS）与种子数目的关系。搭建了双波长和三波长窄线宽光纤放大器,进行SBS阈值输出功率测定实验。实验结果与理论模拟结果基本一致,验证了理论模型的合理性;双波长和三波长放大可以有效抑制SBS效应,大幅提高放大器输出功率。     

光纤放大器中的受激布里渊散射阈值

从受激布里渊散射(SBS)耦合波理论出发,根据双包层光纤放大器中的受激布里渊散射阈值模型,理论仿真了信号带宽、纤芯直径、放大器增益对SBS阈值的影响,并从实验上研究了单频百纳秒脉冲信号在掺镱双包层光纤放大器中的受激布里渊散射现象。实验中输入脉冲信号重复频率1 Hz,脉宽200 ns,对不同的输入脉冲信号放大,前向放大脉冲在脉冲能量660 nJ、峰值功率3.3 W时出现畸变,产生后向SBS窄脉冲,达到了SBS阈值,实验计算的SBS阈值与理论分析结果基本一致。     

多纵模受激布里渊散射阈值

针对自由运转激光, 通过在多纵模受激布里渊散射理论中引进不同纵模的随机初始相位，推 导出抽运光模间隔不受任何限制的宽带多纵模SBS耦合波方程，讨论了宽带SBS阈值与抽运光 线宽、模数、模间隔、布里渊线宽及有效相互作用长度之间的关系. 理论与已有实验结果符 合得很好. 关键词： 受激布里渊散射 多纵模 阈值     

利用受激布里渊散射在光纤中实现光存储

利用有限差分法在慢变包络近似下求解了耦合波方程组,并从理论上实现了短光脉冲的存储。研究了数据脉冲的读出效率随声子寿命、布里渊增益系数、数据脉冲强度和控制脉冲强度的变化规律。结果显示:在长声子寿命的条件下,可以获得高的读出效率和长的存储时间,而布里渊增益系数和数据脉冲强度对读出效率没有影响;增大布里渊增益系数可以降低所需控制脉冲的强度。这种方法对短脉冲可以实现有效存储,而对长脉冲不能实现存储。     

少模光纤中受激布里渊散射的慢光

利用全矢量有限元法计算了少模光纤中模内和模间受激布里渊散射各模式布里渊频移和布里渊增益谱,模拟了泵浦功率、有效传输长度及脉冲宽度对各模式慢光时间延迟量、脉冲展宽因子的影响.模拟结果表明:少模光纤中不同传输模式产生的受激布里渊散射慢光特性不同,输入泵浦功率及有效传输长度越大,各模式的慢光时延量、展宽越大,且当输入泵浦功率相同时,模内的慢光时延量、展宽因子均大于模间的.优化参数可得,在输入泵浦功率为0.5W,光纤有效长度为1km的条件下,LP_(01)-LP_(01)、LP_(11)-LP_(11)及LP_(01)-LP_(11)模式的时间延迟量分别为643.7ns、362.6ns和213.2ns,其展宽因子分别为1.346、1.207和1.126.     

利用受激布里渊散射在光纤中实现光存储

利用有限差分法在慢变包络近似下求解了耦合波方程组,并从理论上实现了短光脉冲的存储。研究了数据脉冲的读出效率随声子寿命、布里渊增益系数、数据脉冲强度和控制脉冲强度的变化规律。结果显示：在长声子寿命的条件下,可以获得高的读出效率和长的存储时间,而布里渊增益系数和数据脉冲强度对读出效率没有影响;增大布里渊增益系数可以降低所需控制脉冲的强度。这种方法对短脉冲可以实现有效存储,而对长脉冲不能实现存储。     

分布式光纤布里渊散射温度传感实验系统

提出一种基于布里渊光时域反射计法的分布式光纤布里渊散射温度传感系统.光源采用窄谱半导体激光器.声光调制器将光源调制成窄脉冲,并由高增益光纤放大器放大,产生高功率光脉冲信号,提高了自发布里渊散射信号的强度.采用双通马赫-曾德干涉仪将布里渊散射从瑞利散射中分离出来,在一段4.25 km长的光纤上进行分布式温度传感的实验研究.双通马赫-曾德干涉仪对瑞利散射进行了很好的抑制,得到了比较纯净的随温度变化的布里渊散射信号.     

单模光纤受激布里渊散射阈值的研究

为了研究单模光纤对城域网和接入网以及FTTH的容量与性能的提升,使用大功率、窄线宽的高性能光纤激光器作为系统光源,分别测量了3种光纤到户用单模光纤的受激布里渊散射（SBS）阁值。从理论上分析了光纤SBS阂值估算公式及影响阂值的因素,理论估算值与实验测量值吻合很好。实验发现的一种G．652D光纤具有高达12mw的SBS阈值,对此进行了分析。     

掺铒石英光纤中的受激布里渊散射

本文报导用染料调Ｑ红宝石激光（波长λ＝６９４．３ｎｍ）泵浦掺Ｅｒ３＋石英光纤进行的受激布里渊散射（ＳＢＳ）实验研究。测量了受激布里渊散射频移，计算出掺铒石英光纤的体压缩系数。探讨了掺铒光纤中的受激布里渊散射的应用前景。     

掺饵石英光纤中的受激布里渊散射

本文报导用染料调Ｑ红宝石激光（波长λ＝６９４．３ｎｍ）泵浦掺Ｅｒ＾３＋石英光纤进行的受激布里渊散射（ＳＢＳ）实验研究，测量了受激布里渊散射频，计算出掺饵石英光纤的体压缩系数，探讨了掺饵光纤中的受激布里渊散射的应用前景。     

不同材料的受激布里渊散射特性

 采用波长为1.064, 0.532 μm的聚焦高斯光束作为泵浦光,数值求解受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）放大器型耦合波方程组,比较K9玻璃、熔石英、BK7玻璃、CaF₂的SBS特征参数。研究发现：对于相同的激光参数,不同的介质具有不同的SBS特征,声子寿命长则破坏阈值低,破坏效果明显。SBS过程对CaF₂的破坏效果较明显,导致了介质前表面的破坏,在一定的激光参数和聚焦参数下,焦点附近优先于前表面破坏。SBS过程可以得到脉宽压缩比大于10、强度比泵浦光峰值高5倍以上的Stokes散射光脉冲。相同激光参数下,不同材料压缩效果及散射光相位共轭保真度不同,CaF₂在低泵浦能量时脉宽压缩特性较好;高泵浦能量时,相位共轭保真度较好。固体透明光学材料中可获得大于95%的能量提取效率。     

单频脉冲光纤放大器中受激布里渊散射实验研究

从实验上研究了掺镱(Yb)双包层光纤放大器中单频脉冲信号放大时,受激布里渊散射(SBS)引起的脉冲畸变现象。实验中采用的单频双包层光纤放大器光纤长度14m,内包层直径130μm,纤芯模场直径6.5μm,在单频脉宽200 ns脉冲放大,且峰值功率3.3 W时观察到后向SBS脉冲,脉宽明显小于输入信号脉宽,分析了受激布里渊散射引起放大脉冲波形畸变的随机特性和功率特性,并采用自由光谱范围30 GHz的法布里-珀罗(F-P)扫描干涉仪验证了SBS频移。     

光子晶体光纤中受激布里渊散射慢光研究

基于受激布里渊散射的慢光在全光通信中具有重要的应用前景。传统的光纤作为慢光介质,具有较低的延迟效率,对光纤长度和抽运功率要求较高,而高非线性光子晶体光纤作为慢光介质应用于慢光系统,可以提高系统的延迟效率。实验选用一段70m长的高非线性光子晶体光纤作为慢光介质,在抽运功率101mW情况下,50ns脉冲信号获得了33dB的布里渊增益,脉冲延迟了30ns,延迟效率达到了0.0046ns/(mW.m),是普通单模光纤的13.7倍。该光纤应用于受激布里渊散射慢光系统可以有效缩短光纤长度和降低对抽运功率的要求,具有潜在的应用前景。     

光纤受激布里渊散射的散射特性数值研究EI北大核心CSCD

基于受激布里渊散射Langevin噪声模型,通过近似的三波耦合方程组,采用了时域有限差分法,对光纤中受激布里渊散射过程进行数值模拟计算。对长度为10 km,折射率为1.5132的单模光纤,分析了50μs内光纤中的光场和声波场的时间和空间变化特性和散射光的功率变化特性。数值模拟中,在一定的抽运入射光作用下,把Stokes光作为起振光入射到光纤的另外一端,发现起振光的存在与否会影响到抽运光场、散射光场和声波场的时间空间振幅变化,并且得出存在Stokes光时散射光的功率随时间趋于饱和以及没有Stokes光时散射光功率随时间的近似线性变化。     

弱磁化等离子体中受激拉曼散射和受激布里渊散射抑制研究

本文针对典型激光聚变等离子体参数条件,利用动理学粒子模拟程序研究横向磁场和激光带宽在抑制受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)中的作用。模拟发现横向磁场对非均匀等离子体中SRS的非线性自共振增强有显著抑制作用,分析认为横向磁场作用于SRS激发的电子等离子体波(EPW)势阱中的俘获电子,使它们在横向上加速,对EPW造成非线性阻尼,同时减小EPW的非线性频移量,从而缩窄非均匀等离子体中SRS的自共振空间,极大降低SRS反射率。在此基础上利用横向磁场抑制SRS的特性,以及SBS增长对激光带宽的敏感性,提出了利用横向磁场和宽带激光将SRS和SBS同时抑制在低反射率水平的方案。在采用数十特斯拉横向磁场和实验中易于达到的千分之一量级的激光带宽时以及慢性约束聚变(ICF)相关参数下,SBS和SRS的反射率都得到了有效抑制。