光纤中受激喇曼效应的应用技术研究

概述光纤受激喇曼散射原理,综述光纤喇曼散射主要应用,即光纤喇曼放大器、光纤喇曼激光器、光纤喇曼波长转换器和光纤喇曼传感器四种应用技术的研究现状,及其发展趋势。     

宽带光纤喇曼波长转换器的可调谐研究

提出基于光纤中受激喇曼散射效应实现可调谐波长转换的理论方法,并利用光纤中受激喇曼散射效应的瞬态耦合波方程,给出光纤喇曼波长转换可调谐范围的理论值。仿真实验显示在喇曼增益达到最大时,系统的误码率最小,转换信号质量最优,波长转换的可调谐范围约为74.8nm,可实现跨波段的波长转换,结果说明所提理论方法可行。     

受激喇曼散射对波分复用光纤传输系统功率的限制

讨论了影响波分复用系统性能的因素,计算了受激喇曼散射作用于波分复用系统时输入不同功率光信号输出端的功率谱分布,研究了受激喇曼散射对波分复用光纤传输系统输入信号功率的限制。     

光纤中受激喇曼散射的群论计算

利用Ｕ（５）群链描述ＳｉＯ２分子振转谱的对称性质,并用群论方法计算光纤受激喇曼散射的跃迁矩阵元,给出它受激喇曼散射截面的增益系数,结果与实验进行了比较。     

基于受激喇曼散射的可调谐波长转换器

为了克服普通波长转换器只能转换单一波长的缺陷,利用可调谐激光器和受激喇曼散射放大器理论,通过对多信道前向瞬态受激喇曼散射耦合方程的解析解进行分析,得出二信道时的增益表达式。建立基于受激喇曼散射的可调谐波长转换技术的理论模型,并利用OptiSystem软件对其进行仿真研究。仿真结果表明,两路光频率差在1～15THz之内的情况下,输出光信号的波长受可调谐激光器的控制,即实现波长转换的可调谐,并且转换后光信号的增益与两路光的频率差成正比,与泵浦光的波长成反比。     

单模保偏光纤中受激喇曼散射

本文详细地研究了双折射光纤的受激喇曼散射.我们已经观测到9级斯托克斯受激喇曼谱.讨论并测试了阈值和喇曼频移与泵浦光偏振方向间的关系,测试了当泵浦光偏振方向与光纤椭圆核的长轴或短轴平行时的传输损耗.并根据测得的阈值在理论上计算了各级斯托克斯线的喇曼增益系数.     

纯CH_4中受激喇曼散射现象的观察

实验中用纯CH_4做介质,用红宝石激光做泵浦,观察其受激喇曼散射谱线规律性。拍摄了受激喇曼光谱图片和光环图片。并同时与H_2介质的受激喇曼散射现象作了分析比较。     

喇曼光纤放大器中泵浦光的优化设计

在阐述受激喇曼散射原理的基础上,深入研究了喇曼光纤放大器设计中泵浦光的优化配置。分析了喇曼光纤放大器的泵浦光源个数、波长、功率等因素对放大器增益平坦度的影响。     

利用受激喇曼散射测量豆油中苯的含量

用受激喇曼散射实验对含微量苯的豆油液进行测量，得出受激喇曼散射光强度与豆油中苯的含量之间的关系     

单模双折射光纤中受激喇曼散射的光谱特性研究

本文系统的研究了石英系高保偏双折射光纤的受激喇曼光谱的特性,给出了七级斯托克斯谱和一级反斯托克斯谱。测试了各级喇曼谱的阈值、谱宽和喇曼增益,分析了形成各级喇曼谱的能量转移机制。     

基于自发拉曼散射线成像的光学诊断系统开发

开发了一套基于激光自发拉曼散射线成像的光学诊断系统。设计了一种具有2级串联光学环腔的激光脉冲展宽外整形光路,将激光能量为400mJ、峰值功率为0.4GW和半高宽为6.5ns的尖脉冲变为120mJ、小于0.02GW、大于35ns的宽低脉冲,有效地避免了气体裂解、光学元件和石英窗口损坏及可燃气体点燃等现象的发生,提高了弱的拉曼散射信噪比。设计的扩束器和缩束器可以将8mm直径的原始激光在10m后的激发区内形成1mm直径的平行激发光源。设计了一套组合消色差透镜组,可以最大限度地将66mm长的散射光束缩小10倍变为6.6mm高的实像,与ICCD的最大纵向高度匹配。使用ICCD内配的DDGTM实现了激光器与ICCD之间的时序同步。通过多通道气体拉曼光谱实验验证了该系统的实用性。该系统可应用在光学发动机中混合气浓度场和温度场的定量测定。     

基于液体纤芯光子晶体光纤的低阈值受激拉曼散射

为了研究微结构光纤在光流体技术中的应用,在空芯光子晶体光纤(hollow-core photonic crystal fiber,HCPCF)纤芯中充入四氯化碳(CCl_4)制成液芯光学微池,用1 064 nm的光源泵浦,测量CCl_4的受激拉曼散射特性.利用包层孔塌缩技术将纤芯直径10μm,长1.8 m的HC-PCF两端包层孔堵住,CCl_4在毛细作用力及外部压力下充满纤芯,其后将两端切去,由于包层空气孔的有效折射率(约1.1)低于CCl_4(约1.45),保证了全反射原理导光.用中心波长1064 nm,重复频率200 kHz,脉宽186ps,可调谐输出功率为0~1 W的光纤激光器作为泵浦源,泵浦CCl_4液芯光纤产生了两级拉曼斯托克斯谱线输出,分别在1118、1172.3 nm处.通过调节泵浦功率测得一阶拉曼阈值对应的峰值功率为0.94 kW.结果表明:微结构光纤是光流体技术的良好载体.     

气体自发拉曼系统激光脉冲外整形光路

设计了一种多级光学环腔串联的激光脉冲外整形光路。在气体自发拉曼散射激发系统中,有效地避免了在强激光脉冲功率密度条件下所造成的气体裂解、石英玻璃窗口损坏及可燃气体点燃等现象的发生,可大幅度提高弱的气体拉曼信号的信噪比。通过数值模拟优化设计,第一腔的延迟时间为原始激光的脉宽半高宽(FWHM),各腔间的延迟时间比是2的倍数,分束镜的分束比为30%～50%。使用两个光学环腔,可以将脉宽为6.5ns、能量为400mJ原激光展宽整形到35ns,激光峰值功率降低了20%左右,并小于0.02GW。在混合气体样池中完成了基于激光拉曼光谱定量的浓度测量。该技术可进一步应用在光学发动机中混合气浓度和温度场的定量测定。     

纳秒光脉冲在光子晶体光纤中产生的超连续谱

研究了纳秒脉冲在光子晶体光纤中的演化和传输.利用纳秒激光器产生脉宽为65ns、重复频率为150 kHz光脉冲,泵浦25 m的光子晶体光纤,获得了输出功率为0.76W、整个光谱范围超过1200 nm的超连续谱.在光谱展宽的初始阶段,光谱的展宽来源于调制不稳定性效应.随着泵浦功率的增加,发现四波混频效应对光谱短波部分的展宽起作用,受激拉曼散射效应对光谱长波部分的展宽起作用.     

塑料光纤斯托克斯光谱的研究

我们给出了聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)塑料光纤的一级拉曼散射斯托克斯光谱,测得了它的拉曼频移和阈值,并分析了拉曼散射的形成机理.     

不等线性衰减系数时的SRS分析理论

为了准确描述受激喇曼散射效应(SRS)对波分复用石英光纤通信系统的影响,基于石英光纤喇曼增益谱可以拟合为直线的特点,给出不等线性衰减系数时的N-波道前向稳态SRS耦合方程的形式解,并分情况对该形式解进行讨论,得出一些特解。所得结果能很好地验证关于等线性衰减系数时的已有研究,并为光纤喇曼放大器的设计及运用数值方法研究波分复用石英光纤通信系统中的SRS效应提供参考。     

光纤中非线性效应及应用

在DWDM通信系统中,由于EDFA的实用化,光纤损耗对系统的影响已不是重要的因素了,但随着光纤中光功率的增大、信道数的增多,已使光纤非线性效应成为影响系统的主要因素。本文介绍了光纤中非线性效应喇曼散射、布里渊散射、四波混频、交叉相位和自相位调制等研究情况和应用的现状。     

拉曼光纤放大器的原理及其应用

介绍拉曼光纤放大器的原理、特点和设计方法,分析拉曼光纤放大器在光纤通信系统中的应用.