All-Fiber Ultra-Fast Switching Using Stimulated Raman Scattering

We propose a method for all-fiber ultra-fast switching using stimulated Raman scattering. It is based on the transference of energy from the signal as pump to the control signal as first Stokes by stimulated Raman scattering. In the absence of a control signal, the transference of energy from the pump signal to the generated first Stokes is negligible, which results in high output power at the pump signal wavelength. To minimize the walk-off problem between two wavelengths, we chose pump signal and control signal to be equally spaced on opposite sides of the zero dispersion wavelength of the fiber. Based on this assumption, the all-fiber ultra-fast optical switch with low power consumption and high output extinction ratio can be realized.     

All-Fiber Wavelength Conversion of Ultra-Fast Signal with Enhanced Extinction Ratio Using Stimulated Raman Scattering

We propose a simple method for all-fiber wavelength conversion of ultra-fast signal by means of stimulated Raman scattering. The idea is based on the transference of energy from the signal as pump to a desired signal as first Stokes by stimulated Raman scattering. To minimize the walk-off between two wavelengths, we chose the input signal and the desired output signal wavelengths, equally spaced on opposite sides of the zero dispersion wavelength of the fiber. Based on this assumption, we numerically analyzed the all-fiber wavelength converter for ultra-fast signal with high output power and significantly enhanced output extinction ratio.     

拉曼增益系数可分离光纤中的受激拉曼散射

给出了拉曼增益系数分离光纤的定义,在考虑了N个单色光之间的两两受激拉曼散射,得到了这种光纤中单向传输的N个不同的单色光之间的受激拉曼散射（SRS）稳态耦合波方程的解析解。它适用于各单色光功率任意大小、光频率分布不均匀时的一般情况。这一结果可应用于光纤通信系统、拉曼光纤放大器和拉曼光纤激光器的设计与分析。最后把解析解与数值解进行了比较,两者取得了很好的一致。     

双折射光纤受激拉曼散射偏光特性的实验研究

对椭圆芯光纤受激拉曼散射偏光特性进行了系统的实验研究。实验巾观察到8级斯托克斯线和2级反斯托克斯线,对不同偏振态的抽运光激励下各级斯托克斯线的偏振特性、拉曼频移等参量进行了分析,并给出了经验公式。其结果与实验数据符合良好。实验表明,双折射光纤受激拉曼谱的各级斯托克斯线的偏振状态不但与拉曼介质有关还与抽运光的偏振态有关,入射抽运光偏振态对低阶次的斯托克斯线拉曼频移的影响较小,而对高级斯托克斯线拉曼频移影响较大。     

罗丹明B荧光增强苯受激拉曼散射研究

将液芯光纤技术与荧光增强受激拉曼散射技术相结合,能够大大增强受激拉曼散射光谱强度,降低受激拉曼散射阈值。通过对罗丹明B苯溶液在液芯光纤中的受激拉曼散射进行研究,结果表明:荧光染料Rhodamine B可以降低苯溶液的各阶受激拉曼散射阈值近一个数量级;在一定浓度范围内(10-6mol/L~10-8mol/L)各阶Stokes阈值随浓度降低而降低,并在理论上给出了解释。并且理论推导了在荧光种子作用下的四阶耦合波方程。液芯光纤中的受激拉曼光谱技术在对实现宽带受激辐射激光器、种子激光,以及生物大分子结构研究、生物分子的非生物过程研究等领域等有光明应用前景。     

液芯波导中受激动力学散射与受激拉曼散射的竞争

研究了液芯波导中受激拉曼散射和受激动力学散射的阈值随泵浦激光脉宽的变化，发现受激动力学散射的阈值随泵浦脉冲前沿增长率增大而下降。研究了受激动力学散射和受激拉曼散射的竞争，结果表明受激动力学散射可分解为两种成分，其中与瞬态泵浦功率密度增长率相关的成分在大于阈值的泵浦脉冲前沿处于竞争优势，与瞬态泵浦功率密度相关的成分在高泵浦功率密度处于竞争优势，并讨论了其相应的机制。     

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

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。     

基于半导体光放大器和受激布里渊散射的全光非归零码时钟提取

利用半导体光放大器(SOA)的增益饱和特性、自相位调制(SPM)效应和啁啾光纤光栅(CFBG)的滤波和啁啾特性共同作用实现了10 Gbit/s非归零码(NRZ)信号的时钟分量增强。经过该结构的非归零光谱的时钟分量增强后,其时钟数据抑制比提高了12.9 dB。时钟分量增强后的信号经基于受激布里渊效应(SBS)的时钟提取结构后实现了对非归零信号的全光时钟提取。这种新型非归零全光时钟提取结构具有对数据速率及数据格式透明,低抖动,不受码型效应的影响等优点。     

YVO4晶体的高效受激拉曼散射

报道了YVO4晶体在532 nm、30 ps脉冲下的的高效受激拉曼散射。采用腔外单次通过方式测量了不同长度YVO4晶体1阶斯托克斯受激拉曼散射的阈值,并得到该晶体的稳态增益系数为16.0±0.5 cm/GW。实验中观察到2阶斯托克斯线(558.6 nm5、87.8 nm)和1阶反斯托克斯线(508.0 nm),受激拉曼散射的整体转换效率高于50%。     

塑料光纤拉曼散射的研究

给出了聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)塑料光纤(POF)的一级受激拉曼散射光谱,研究了一级斯托克斯光谱特点,测试了它的阈值,带宽,分析了拉曼光谱的形成机制,并将塑料光纤的拉曼光谱和石英光纤的拉曼光谱进行了比较。     

Analytical Model of Non-dispersion-limited Transient Stimulated Raman Scattering in Single-mode Silica Fiber in WDM Optical Communication System

The non-dispersion-limited analytic solutions of unidirectional N-channel transient stimulated Raman scattering (SRS) coupling wave equation which governing the propagation of the optical signals in single-mode (SM) silica fiber have been presented. Taking into account the SRS cross coupling among the N-channels, the analytic solutions are applicable to the system with arbitrary channel separation and input signal light power.     

Analytical Model of Non-dispersion-limited Transient Stimulated Raman Scattering in Single-mode Silica Fiber in WDM Optical Communication System

1 IntroductionNowadays, fused silica fiber still is the most common fiber in wavelength divisionmultipleeing (WDM) OPtical commwhcation syStem. In the WDM system, themodulation type of input signal in one channel differs from another channel. FOrinstance, in the Ralnan fiber amplifiers, the pUmP is a continuous wave (CW) whilethe signals are pulse modulated. SO, when we study the SRS effect in the system, wemust take into account the different modulation type of signals. For a tWO-cha…     

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。     

三倍频Nd∶YAG激光抽运氧气中的受激拉曼和布里渊散射

报道了三倍频脉冲Nd∶YAG激光(355 nm)在两种不同带宽模式下抽运氧气中受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)的实验研究。在宽带(约1 cm-1)抽运模式下,只测到了前向受激拉曼散射,而没有观察到后向散射,其一级和二级斯托克斯最大能量转换效率可达22%和8%。在窄带(约0.003 cm-1)模式下,前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射都测量到了,但大部分抽运能量都转换到受激布里渊散射,其转换效率可达67%。测量了两种带宽模式下各散射组分在它们最佳转换时的波形;窄带情况下后向受激拉曼散射和受激布里渊散射的脉宽分别可压窄至1.5 ns和2.3 ns,不到抽运脉宽的三分之一,使得受激布里渊散射峰值功率可大大高于抽运功率。对氧气中前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射之间的竞争进行了讨论。     

三倍频Nd:YAG激光抽运氧气中的受激拉曼和布里渊散射

报道了三倍频脉冲Nd：YAG激光（355nm）在两种不同带宽模式下抽运氧气中受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）的实验研究。在宽带（约1cm^-1）抽运模式下,只测到了前向受激拉曼散射,而没有观察到后向散射,其一级和二级斯托克斯最大能量转换效率可达22％和8％。在窄带（约0．003cm^-1）模式下,前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射都测量到了,但大部分抽运能量都转换到受激布里渊散射,其转换效率可达67％。测量了两种带宽模式下各散射组分在它们最佳转换时的波形;窄带情况下后向受激拉曼散射和受激布里渊散射的脉宽分别可压窄至1．5ns和2．3ns,不到抽运脉宽的三分之一,使得受激布里渊散射峰值功率可大大高于抽运功率。对氧气中前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射之间的竞争进行了讨论。     

抽运能量对受激布里渊散射光限幅特性的影响

采用布里渊噪声起源模型,数值模拟了受激布里渊散射介质CCl4对波长1064nm的Nd：YAG纳秒激光脉冲的传输特性及光限幅特性。入射抽运脉冲能量较低时,非线性介质对纳秒激光脉冲呈光学透明。入射抽运脉冲能量高于受激布里渊散射产生阈值后,透射脉冲峰值受限,脉宽压缩,能量趋于饱和,说明该光学系统同时具有光功率限幅和能量限幅的光限幅特性。利用理论模型模拟了如下光限幅参量：透射脉冲峰值功率、透射能量、能量透射率、脉宽压缩率依赖抽运光能量的变化关系。相应的理论模拟计算结果由实验进行验证,实验结果与理论模拟相符合。     

受激拉曼散射中的二阶量子关联

利用全量子理论和多模受激拉曼散射模型，研究了拉曼放大中，考虑泵浦光耗散时，斯托克斯光和泵浦光二阶量子关联函数随相互作用距离变化的特性，在不计及色散的影响时，斯托克斯光和泵浦光的二阶量子关联函数的变化主要取决于输入斯托克斯光和泵浦光的光强比，在极限情况下，本文的计算结果与拉曼产生的计算结果和经典耦合波理论的计算结果相符合。     

单模光纤中受激拉曼散射的阈值特性研究

理论分析并仿真了单模光纤中前向和后向拉曼Stokes光功率随输入抽运光功率的变化规律,发现其具有明显的阈值特性。由此提出了一种新的单模光纤拉曼阈值的定义,将拉曼Stokes光功率随输入抽运光功率变化曲线的二阶微分的最大值对应的输入抽运光功率定义为单模光纤拉曼阈值,还给出了与之相应的单模光纤拉曼阈值的测量方法,通过对单模光纤拉曼阈值随单模光纤特征参数的变化规律进行仿真和拟合,分别获得了单模光纤中前向和后向拉曼阈值方程。搭建了实验平台,采用脉冲光抽运,对长度为24km的单模光纤中前向和后向受激拉曼散射的阈值特性进行了实验验证,结果表明,实验结果与理论分析和仿真结果相符合,验证了所提出的阈值定义和测量方法的有效性,实验中还发现,在不同的光纤特征参数下,单模光纤后向拉曼散射阈值比前向时平均提高了24.9%,与理论仿真结果的25.3%相符合,表明单模光纤中前向受激拉曼散射更容易产生。     

组合光纤中受激拉曼散射和四波混频研究

在抽运光和耦合条件不变的情况下,研究了熔接组合的非零色散位移单模光纤(NZDSF)和标准单模光纤(SMF)中的受激拉曼散射(SRS)和四波混频(FWM)产生和传输特征。采用532 nm脉冲激光抽运NZDSF,从20 m处开始产生以LP₀₁模传输的SRS第一级Stokes光;紧接着在30 m处产生了FWM,SRS受到FWM抑制,传输模式逐渐转化为LP₁₁模;经过80 m处熔接点后,由于熔接处双锥光纤结构使光场模式互相干涉,光波模式恢复为LP₀₁模,FWM受到抑制。该现象和机理有利于抑制密集波分复用(DWDM)系统中光学非线性失真和促进光孤子通信系统的发展。     

基于光纤中SRS效应的全光波长转换

提出利用光纤中非线性效应受激喇曼散射（stimulated Raman scattering, SRS）实现波长转换的原理方案和相应的理论分析模型,并进行实验验证,将经过放大后的信号光和连续探测光同时注入光纤,在光纤中进行SRS放大,实现信号之间的转换。结果表明:利用SRS可实现波长转换,可实现跨几个THz的波长之间的转换。得到最大转换效率和消光比分别为-17.3 dB和15.7 dB。通过改变探测光的波长,可实现相隔几个THz光信号的全光波长转换和可调谐波长转换。