11-受激布里渊散射对光纤的影响分析

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1、!"#$$年%月重庆师范大学学报（自然科学版）&’()"#$$第"*卷第+期,-./012-345-0678069-/:12;08<’/=8>（?91>./12&@8’0@’）A-2)"*9-)+49BC：+#D$$E+F9)"#$$#%$G)$H+%)#$+!受激布里渊散射对光纤的影响分析魏佳菊，梁一平，戴特力（重庆师范大学物理与电子工程学院重庆市高校光学工程重点实验室，重庆I###IG）摘要：光纤中的受激J/822-.80散射及其影响是设计光纤激光器必须考虑的问题。本文对受激J/822-.80

2、散射的原理，光纤激光器中J/822-.80散射的阈值，在某些应用中抑制J/822-.80散射的方法，光纤中J/822-.80散射的特性，以及这些特性在布里渊光纤放大器、布里渊光纤激光器、布里渊光纤传感器、布里渊光纤相位共轭镜，布里渊光纤脉冲限幅及脉宽压缩部件、布里渊光纤陀螺、受激布里渊散射（&J&）的慢光缓存器、受激布里渊微波光子信号系统等方面的应用等进行了较为全面的阐述，为一些需要考虑&J&效应的光纤器件的设计提供参考。关键词：光纤激光器；受激布里渊散射；布里渊频移；相干声波中图分类号：K9"I

3、*文献标志码：L!!!文章编号：$EG"DEE%H（"#$$）#+D##E*D#+!!近些年来，随着光纤传输容量及输出功率日益"L的相干声波。该相干声波引起介质折射率的周期增大，光纤激光器、光纤放大器、光纤滤波器、光纤传性调制，从而形成折射率光栅。这种声学光栅对泵浦感器、光纤密集波分复用（MNMO）器件设计中，更光的布拉格衍射使泵浦光散射，同时产生频率为多地考虑到非线性效应的作用。非线性效应相对于（!S!"L）的散射光波（斯托克斯谱线）。泵浦光与传输损耗成为影响系统性质的关键因素。在非线性声波间的

4、散射可获得指数型增益，同时散射过程也效应中，由于受激布里渊散射（&J&）的阈值比较低，使得声波增强，从而形成正反馈过程。只有入射光强［$DI］一般在毫瓦数量级，成为光纤中容易发生的非线度超过一定值（阈值）时才能发生上述现象，这种具［G］性效应。有受激发射特性的布里渊散射称为&J&。对&J&自$%EI年P)Q)4581-等人首次观察到了&J&理论的研究大多集中在布里渊频移、&J&阈值、增益现象后，许多人对&J&进行了理论和实验上的研谱线、带宽等方面。究。由于光纤纤芯非常小，一般为几微米至几十微$"$

5、布里渊频移米量级，再加上传输功率高，相互作用距离长等原因从量子力学观点来看，光纤中的&J&可以理解［+DE］很容易在光纤内部产生&J&效应。特别在光纤为泵浦光、斯托克斯光通过声波进行的非线性相互激光器中，随着泵浦功率的提高，除了在特制的高非作用，这个过程必须满足能量和动量守恒，所以这［*］线性光纤（R9ST）中有明显的非线性效应以外，在H个波的频率和波矢满足如下关系普通单模光纤中也会引起&J&效应。这使得相当"L#!S!!J一部分泵浦光会因为反向J/822-.80散射而损耗，限!LU"SV（V"J

6、）制了光纤的输出功率。目前针对不同的应用目的，其中"S和"J分别是泵浦光和布里渊散射光的波抑制&J&或加强&J&都是值得研究的方向。矢，!L是声波的波矢。声波的频率"L和波矢!L满足色散关系$理论分析"LU#L!L频率为!S的泵浦光通过某种介质（气体、液体#L是介质中的声波速度。因为"S和"J几乎相等，和固体）时，会通过电致伸缩在介质内产生频率为所以布里渊频移可以近似表示为!收稿日期："#$$D#ED$+!!网络出版时间："#$$D#%D$G!$HW+%W##资助项目：重庆市高校创新项目（9-)"

7、#$#$H）；重庆市高校光学工程重点实验室项目（9-)#G#+）作者简介：魏佳菊，女，硕士研究生，研究方向为光纤光栅及光纤激光器的制作；通讯作者：梁一平，XD:182：28106?8(806?2(Y?15--)@-:)@0网络出版地址：5>>(：FFZZZ)@0[8)0’>F[@:=F’>182F+#)$$E+)9)"#$$#%$G)$H+%)"#$$#+)E*]#$I)5>:2第)期BBBBBBBBBBBBB魏佳菊，等：受激布里渊散射对光纤的影响分析C5$!#制’(’，下面概述一些抑制’(’的

8、方法：!!!""!"#!"###%）使用温度或应力等方法展宽增益谱。王春也可以写成用频率表示的形式灿、冷进勇［%0*%"］等人在耦合方程中加入温度场和应"!"#"力场，讨论了温度场和应力场对’(’阈值的影响。!!##计算表明，在’(’的增益谱（"）式中引入温度差，降其中##是泵浦光的波长，#是介质的折射率。低光纤外表面和空气之间的对流系数5，冷却信号%&"’(’阈值光输出端附近的光纤，可以增大光纤内的温度梯度，许多文献从’(’耦合方程着手，研究光纤输出使得’(’的增益谱变宽，增益系