光纤中布里渊散射慢光的形成机理论文

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1、兰州理工大学硕士学位论文光纤中布里渊散射慢光的形成机理姓名：薛乐梅申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：侯尚林20120607摘要光纤中的布里渊散射具有低阈值、声光相互作用区长、操作灵活、无毒、易于实现等特点，使得布里渊散射在光纤慢光、光纤放大器、光纤激光器、光纤陀螺以及光纤传感等领域具有广阔的应用前景。光子晶体光纤的高非线性特性以及灵活多变的结构特性使其在上述领域成为研究热点。本文着重研究了单模光纤参数对布里渊散射阈值的影响以及光子晶体光纤中的声波模式特性，主要研究内容如下：1．应用自发布里渊散射模型，在1550nm通信窗口，对短距离普通单模

2、光纤中的布里渊散射阈值进行了研究。对于短距离传输(≤300m)，分析了自发布里渊阈值增益系数Gm与光纤数值孔径以及有效长度的依赖关系。结果表明：在小增益情况下(aL《1)，光纤中阈值增益系数并不是一常数，而是与数值孔径以及光纤有效长度有关。2．应用受激布里渊散射模型，对长距离普通单模光纤中的布里渊散射阈值进行了研究。结果表明：对于长距离传输(数千米)，受激布里渊散射阈值增益系数对光纤有效长度，光纤长度，有效纤芯面积以及声子寿命有一定的依赖关系，并定义了临界长度。3．推导了光子晶体光纤中声波微小位移波动方程。结果表明：在光子晶体光纤中，纵向声波和横向声

3、波共同作用产生质点声场，两者相互耦合将产生混合声波模式。4．研究了泵浦波长以及光子晶体光纤的纤芯折射率对声波模式的影响，研究发现可以通过改变泵浦波长或光子晶体光纤纤芯折射率来改变参与布里渊散射过程的声波模式的传播常数，从而达到调节受激布里渊散射过程的目的。5．应用石英圆柱模型研究了小芯径光子晶体光纤中纤芯直径对布里渊声波模式色散的影响。结果表明：随着光子晶体光纤纤芯直径的增大，声波模式耦合程度得到加强，相速度里减小趋势，且同一传播常数下，声波模式数呈增多趋势；随着泵浦波频率的增大，声波相速度减小。本论文的研究对于在通信系统的短距离传输以及长距离传输系

4、统中选择合适的光纤作为慢光介质以及探究PCF中基于受激布里渊散射的慢光机理提供了一定的理论参考。关键词：单模光纤：光子晶体光纤；布里渊散射；阈值增益系数；声波模式AbstractTheprocessofBrillouinScatteringinopticalfiberhasapromisingfutureinthefieldofopticalfiberslowlight,fiberlaser,opticalfibregyro，fibersensoreta1．，sinceit'scharacterisedbylowerthreshold，longaco

5、usto-opticinteractionregion，flexibleoperation，nontoxicityandeasy-to-handleeffect．Photoniccrystalfiberhasbecomearesearchhotspotintheaboveareasbecauseofitshighnonlinearcharacteristicsanditsflexiblestructuralfeatures．Inthisthesis，theinfluenceofsingle．modefiberparametersonthethresh

6、oldforBrillouinscatteringisinvestigatedandCharacteristicsofAcousticmodesviaStimulatedBrillouinScatteringinphotoniccrystalfiber骶discussedindetail，themaincontentsarelistedasfollows：1．SpontaneousBriilouinscatteringmodelisappliedfortheanalysisofthethresholdforStimulatedBrillouinSca

7、tteringinshortsingle．modefiberat1550hmcommunicationwindow．Forshortdistancetransmission(<300m)thedependencyofthethresholdexponentialgain，Gtn，onfibernumericalapertureandfiberlen星曲isstudied．Theresultsindicatethatinthecaseofsmallgain(aL《1)，thethresholdgaincoefficientoffiberisnotaco

8、nstant,buthavesomebearingontheeffectivenumericalapertu