光纖中受激布里淵散射效應及其應用研究.pdf

1、受激布里淵散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)是泵浦光、斯托克斯光通過聲波進行的非線性過程。光纖中的SBS所需要的閾值遠低于受激拉曼散射(SRS),是光纖中的主要非線性現(xiàn)象。光纖中的SBS非線性效應,在相位共軛、光纖傳感、微波光子學、光可控延遲以及光纖激光器等方面有著廣泛的應用。
　　 光纖中基于SBS的可控慢光因為具有功率閾值低、群速度延遲易控、工作波長可調諧、易于同現(xiàn)有光網(wǎng)絡集成等優(yōu)

2、點,是光纖中慢光研究的熱點。可調諧多波長布里淵摻鉺光纖激光器將光纖中的SBS非線性放大同摻鉺光纖的線性放大相結合得到室溫穩(wěn)定的多波長輸出,具有波長間隔一致、線寬窄、功率譜相對平坦等優(yōu)點。
　　 本論文是在天津市自然科學基金(No.08JCYBJC14400),天津市科技支撐重點項目(No.07ZCKFGX00200),國家自然科學基金資助項目(NO.60572018)的支持下完成的。主要內容包括:
　　 1.對光纖中基于

3、SBS的可控慢光和基于SBS的多波長摻鉺光纖激光器的研究進展進行了系統(tǒng)介紹。對光纖中SBS機理進行了闡述,并從SBS耦合波方程出發(fā),理論研究了光纖中基于SBS的慢光和快光。對SBS慢光延遲的穩(wěn)態(tài)小信號解析解進行了理論研究。
　　 2.對高非線性光子晶體光纖作為SBS慢光介質進行了研究。通過理論分析得到,具有小模場面積的光子晶體光纖作為慢光介質可以提高慢光系統(tǒng)的延遲效率。實驗結果表明,在高非線性光子晶體光纖作為慢光介質的系統(tǒng)中,5

4、0 ns脈沖信號獲得了33 dB的布里淵增益,脈沖延遲了30 ns,延遲效率達到了0.0046 ns/mW/m,是普通單模光纖的13.7倍。
　　 3.設計研制了一種新型的環(huán)形腔可調諧多波長布里淵摻鉺光纖激光器。提出利用一個3 dB耦合器的兩端連接增益介質,并結合另一個端口的光纖環(huán)鏡形成反饋、實現(xiàn)級聯(lián)的結構,簡化了激光器結構、降低了腔內的損耗。雙向布里淵泵浦結構有效的降低了激光器閾值功率和加強了多波長的產(chǎn)生。在1480 nm最大

5、泵浦功率110 mW時,激光器獲得了13 nm調諧范圍內平均21個波長的輸出。
　　 4.設計研制了一種基于光子晶體光纖的可調諧多波長布里淵摻鉺光纖激光器。激光器采用結構簡單的環(huán)形腔,用一個耦合器實現(xiàn)布里淵泵浦光的導入和多波長激光的輸出。利用70 m長的低損耗的高非線性光子晶體光纖作為布里淵增益介質,縮短了腔長,便于集成。在布里淵泵浦信號3 dBm,1480 nm泵源泵浦功率30 mW情況下,獲得了可調諧范圍25 nm的3波長激

6、光輸出。當1480 nm泵源泵浦功率增加到最大110 mW時,實現(xiàn)了調諧范圍10 nm,波長間隔為0.078 nm的10個波長激光輸出。
　　 5.設計研制了環(huán)形和線形寬帶可調諧多波長布里淵摻鉺光纖光源。提出利用光纖中的SBS效應產(chǎn)生反方向傳輸?shù)乃雇锌怂剐盘枌⒐庑盘柗祷厍恢械慕Y構,消除了腔內自激模的影響,使光源的調諧帶寬僅由摻鉺光纖放大器的帶寬和布里淵泵浦信號的調諧范圍決定。其中,線形結構采用布里淵泵浦信號前置雙次放大的結構,有