单频大功率光纤放大器中抑制受激布里渊散射的理论分析

对单频大功率光纤放大器中的受激布里渊散射(SBS)抑制问题进行了分析和模拟。建立了双包层光纤放大器的含有受激布里渊散射效应的传输方程组,并考虑了温度差对受激布里渊增益系数的影响。通过数值求解方程组研究了前向、后向和双向抽运方式下,抽运功率、对流系数、光纤长度和斯托克斯频率偏移对受激布里渊散射增益的影响。在抽运功率、对流系数和光纤长度均相同的条件下,后向抽运方式的受激布里渊增益最小;对流系数或光纤长度的减少会降低受激布里渊增益。计算了总抽运功率为1kW,三段抽运方式下的受激布里渊增益,其结果远远大于增益阈值。因此,设计单频大功率光纤放大器宜采用后向抽运方式,尽量减小光纤外表面空气的对流速度以增加温度差,同时应该尽量缩短光纤长度。     

传输光纤对单频光纤放大器中受激布里渊散射的影响

在全光纤的单频光纤放大器系统中,泵浦耦合器带有的传输光纤将会对放大器的性能产生影响,为了研究其影响的规律,本文从含有SBS的速率方程出发,建立模型,讨论在含有传输光纤的情况下的泵浦方式,传输光纤长度,光纤结构对SBS的影响,所得结论为从实验上研究单频光纤放大器中SBS的变化规律提供理论依据。     

Er/Yb共掺光纤脉冲放大器中的受激布里渊散射

为了精确模拟脉冲放大器中的受激布里渊现象,修正了脉冲光纤放大器中受激布里渊散射瞬态演变模型,建立了基于Er/Yb共掺双包层光纤中动态速率方程的受激布里渊散射的瞬态模型,同时包括了受激布里渊散射的信号光能量转移和反转粒子数消耗两个增益获得过程,采用有限差分的方法,分析了受激布里渊散射在高功率、低重复频率、窄脉冲光纤放大器中对输出脉冲信号单脉冲能量、峰值功率、频谱和时域波形的影响。搭建了两级放大的主振功率放大实验平台,利用重复频率为156kHz的调Q脉冲信号进行了高功率脉冲放大实验,得到了1.32W的平均功率输出,以及受激布里渊级联频谱和时域波形情况。结果表明,实验与理论分析相吻合,同时也验证了这个修正模型的正确性和有效性。     

高功率光纤放大器中的受激布里渊散射

针对1～5 ns短脉冲单纵模高功率放大器实验中观察到的受激布里渊现象,结合光纤放大器的速率方程以及受激布里渊散射瞬态特性的耦合振幅方程组进行了理论研究,采用时域有限差分的方法,对3 ns、5ns两种脉冲进行模拟,讨论了短脉冲光纤放大器中受激布里渊散射的特性,结果表明:短脉冲的受激布里渊散射阈值远高于准连续脉冲的阈值,是...     

掺Yb3+双包层单频光纤放大器中SBS的理论分析

为了研究掺Yb3+双包层单频光纤放大器中受激布里渊散射产生的规律,从含有受激布里渊散射的速率方程出发,采用模拟计算的方法进行了理论分析.结果表明,光纤长度、抽运方式、抽运功率和换热系数对受激布里渊散射有很大的影响,信号功率的影响较小.所得结论为从实验上研究单频光纤放大器中受激布里渊散射的变化规律提供了理论依据.     

光纤放大器中受激布里渊散射的抑制

建立了一种考虑受激布里渊散射(SBS)效应和输出光纤影响的光纤放大器模型,该模型能有效描述低频脉冲的放大过程。数值仿真表明,通过优化设计掺杂光纤长度,缩短输出光纤长度,增大输入脉冲峰值功率等操作可以有效抑制光纤放大器中的受激布里渊散射。本文的结果可为单频放大系统的设计提供理论依据。     

光纤的非线性效应——受激布里渊散射

石英单模光纤在一般情况下为一条线性的光传输线，但在输入光纤的光功率超过某个阈值后，光纤中将出现非线性效应。当光纤中出现非线性效应时，光纤已不是一条线性的传输线，光信号在光纤中传输时，将产生失真，从而限制了光信号在光纤中的传输。光纤中的非线性效应分为受激喇曼散射、受激布里渊散射（SBS）、自相位调制和四波混频等物理现象。其中，对于模拟信号长距离传输影响最大的非线性效应是受激布里渊散射，本文着重对SBS的产生、物理现象、对光通信的影响和如何减小SBS效应对光通信带来的危害进行讨论。     

受激热散射与布里渊散射的竞争及其共轭特性

研究了因掺杂硝酸铜而具有不同吸收系数的丙酮液体作为主振荡功率放大(MOPA)系统相位共轭镜时．液体中受激热散射(STS)与受激布里渊散射(SBS)之间的竞争及其相位共轭输出特性。结果显示．随着吸收系数的增加．受激热瑞利散射(STRS)将抑制受激布里渊散射或受激热布里渊散射(STBS)而成为主导过程．且其增益随着吸收系数的增加而增加．能量相对起伏随着吸收系数的增加而降低：由于阈值效应．弱抽运时受激热瑞利散射与受激布里渊散射一样将丢失原始波前中较弱的相位信息：在适当的吸收系数和抽运条件下利用吸收液体中的受激热瑞利散射获得高品质相位共轭是完全可能的。     

高功率掺铥光纤放大器中受激布里渊散射效应研究

近年来随着对单频光纤激光器和放大器研究的不断深入,得到了越来越高的输出功率,由于单频光纤激光器、放大器的输出功率在很大程度上受限于受激布里渊散射(SBS)效应,故需要研究SBS效应的影响因素和抑制方法。利用铥离子(Tm3+)的速率方程和SBS效应下双包层光纤放大器的速率方程,建立了单频光纤放大器的理论模型,计算得到了掺铥光纤放大器的能量分布和输出功率,并讨论了光纤长度、抽运功率、Tm3+掺杂浓度、增益光纤内温度分布等因素对单频光纤放大器中SBS效应和输出功率的影响,总结了在提高放大器输出功率的同时有效抑制SBS效应的方法。自行搭建了全光纤掺铥光纤种子光源及放大器,高稳定性的全光纤掺铥激光种子光的中心波长为1941 nm,信噪比约为60 d B。当掺铥放大器的抽运功率达到2.15 W时,激光的输出功率可以达到0.766 W。     

高效多级受激曼杰施塔姆-布里渊散射放大器

1 受激曼杰施塔姆-布里渊散射（SBS）放大器的增益限制SBS放大器虽然看起来易实现高增益（~exp25~30），自发噪声振荡阈值低，且能在整个可见和近红外区工作，但是它迄今为止还未用于接收和处理图像的激光装置中。主要原因是自发噪声振荡的竞争作用、抽运和斯托克斯信号空间结构的非零相关性（它会导致与抽运相反的斯托克斯空间成分[1]）和相互作用波迎面传播时在饱和状态下由于抽运不足增益系数显著降低[2]。为了抑制后一种因素，文献[2]提出并实现了二级SBS放大器，抽运光首先送至第一放大级，然后至第二放大级。类似方法可以明显提…     

相位调制法抑制高功率窄线宽光纤放大器中的受激布里渊散射

相位调制单频激光产生多波长激光具有操作简单、成本低的特点,可有效抑制窄线宽光纤放大器中的受激布里渊散射(SBS)效应。理论研究了波长数目、波长成分相对强度与调制信号之间的关系,当调制频率较小时(如约100MHz),调制产生的多频激光可以有效提高SBS阈值。实验研究了调制频率为100MHz的相位调制对高功率窄线宽光纤放大器中SBS的抑制效果。在放大器末端熔接16m和26.5m传能光纤的情况下,SBS阈值输出功率分别为相应的未调制时的2.5倍和3.7倍。实验结果表明,利用相位调制可以有效抑制窄线宽光纤放大器中的SBS效应,且抑制效果与系统参数有关,未调制时的SBS阈值越低,效果越好。     

单模光纤中受激布里渊散射对纳秒激光脉冲的光限幅特性

采用 2m长 ,10 0 μm纤径单模光纤 ,研究了受激布里渊散射对纳秒激光脉冲的光限幅特性。从耦合波方程出发 ,利用计算机模拟了光纤中瞬态受激布里渊散射过程的光传输特性。理论模拟的能量及光强度的变化规律表明光纤系统对纳秒激光具有很好的光限幅特性。根据理论分析给出所讨论范围内的实验结果 ,实验结果证明此光学系统对纳秒激光脉冲具有光限幅特性及脉宽压缩特性 ,对于输入能量在 10 0～ 4 0 0 μJ变化的纳秒激光脉冲 ,给出输出能量稳定在 6 5～ 85 μJ范围内 ,与理论分析的结论符合得很好     

光纤受激布里渊散射阈值分析与实验研究

受激布里渊散射(SBS)是光纤中一种非常重要的非线性效应,并且其阈值较低,在光纤中极易产生,造成光纤系统中作为信号载体的入射光的能量损耗,并且其后向散射光有可能对光源造成损害,从而限制进入光纤功率及系统的传输距离。从受激布里渊散射的基本原理出发,分析讨论了受激布里渊散射阈值与光源调制频率、光源线宽、光纤长度及损耗系数的关系。设计并搭建了实验系统,实际测量得到了19.5 km的G.653光纤受激布里渊散射阈值,实验结果与理论计算吻合。     

包层抽运掺镱光纤激光器中受激拉曼散射和受激布里渊散射效应

高功率光纤激光器大多选用掺镱双包层光纤作为增益介质,由于光纤尺寸较小,极易在光纤谐振腔中产生受激布里渊散射、受激拉曼散射效应。包层掺镱双包层光纤激光器中一旦发生受激拉曼散射和受激布里渊散射效应,其产生高强度信号成为高功率光纤激光器的主要噪声来源,影响激光输出的特性和稳定性。对包层抽运掺镱光纤激光器中的受激布里渊散射和受激拉曼散射进行了实验研究,在单模双包层光纤中观察到受激布里渊散射和受激拉曼散射。实验结果表明,在光纤谐振腔中,抽运方式、谐振腔输出镜损耗、受激瑞利散射对受激布里渊散射的影响较大,尤其是受激瑞利散射为谐振腔提供了附加反馈,不仅压窄激光信号的线宽,而且使得受激布里渊散射的阈值迅速降低。     

光纤通信中声子损耗对受激布里渊散射的影响

对光纤通信系统中的受激布里渊散射（SBS）以及声子损耗对SBS的影响进行了研究.理论上,通过数值计算得出增大声子损耗能够提高布里渊阈值的结论;实验上,测量了不同长度的光纤在不同输入光功率下的反向Stokes光及输出光,观察了光纤中加入声子阻塞器对SBS阈值的影响,并测量了阻塞器位于光纤中不同位置时的SBS.研究结果表明,在光纤线路中加入声子阻塞器可以提高SBS阈值,而且在光纤的不同位置的阻塞器对SBS影响有所不同,在被测的60 km光纤上起点30 km处插入阻塞器时的布里渊阈值最高.     

液态介质纵向振动对受激布里渊散射反射性能的影响

结合静态流体力学理论、弦振动理论及瞬态受激布里渊散射(SBS)理论,建立了描述介质纵向振动所产生的附加密度变化的受激布里渊散射耦合模型。以四氯化碳为介质,研究了不同强度的基频及倍频振动对受激布里渊散射反射率以及波形失真度的影响特征。结果表明,振动对于受激布里渊散射的影响具有一定的阈值性。在低于某一阈值情况下,受激布里渊散射稳定性不受其影响,且受激布里渊散射的振动稳定性在很大程度上受控于受激布里渊散射装置的结构参数。在介质振动强度恒定的情况下,选取短焦透镜及短池长的装置结构更有利于受激布里渊散射相位共轭镜稳定性的提高。     

单模光纤中受激布里渊散射阈值研究

分析和讨论了受激布里渊散射(SBS)阈值计算的Smith模型和Küng模型,研究了更为准确估算光纤中布里渊散射阈值的方法,通过布里渊增益系数与光纤长度的关系,发现对于较短长度光纤,其布里渊增益系数随着光纤长度变化范围较大,仅在长距离光纤时,布里渊增益系数才可以近似为常数。实验测量了25 km单模光纤的受激布里渊散射阈值,推导出用布里渊时域反射仪(BOTDR)测量受激布里渊散射阈值计算公式,最后用布里渊时域反射仪测量了不同长度光纤受激布里渊散射阈值,实验结果与理论分析吻合。     

利用受激布里渊散射在光纤中实现慢光延迟线的研究进展

综述了近几年来利用受激布里渊散射(SBS)实现慢光延迟线的研究,着重介绍了SBS慢光延迟线在获得长的延迟时间、宽的带宽和控制畸变方面所取得的新的研究成果,指出了SBS慢光延迟线研究中存在的问题及发展方向.