光纤中双布里渊增益快光及传感
发布时间：2021-12-22 04:11
近年来随着互联网、物联网和人工智能等领域的迅速发展,人们对信息大容量和宽带传输需求急剧增加。这使光-电-光网络传输模式已无法满足信息的传输需要,人们对全光通信网络的需求愈加迫切。全光通信网络的发展受限于光缓存和光路由技术,而可控快慢光技术在解决这一问题上有着不可比拟的优越性。在光纤中实现的受激布里渊散射快慢光具有可在室温下工作、能与现有光纤通信系统兼容以及可调节的带宽的优势,从而被人们广泛研究。本论文的主要研究内容如下:首先利用双泵浦三波耦合方程,推导了系统的传输函数,布里渊复增益函数和快光时间提前量。分析了普通单模光纤中双线泵浦产生的双线泵浦布里渊增益特性及在增益峰间实现脉冲的“超光速”传输理论,并模拟了双线泵浦布里渊增益处受激布里渊散射引起的快光特性。结果表明当频率分离因子大于0.596时,可以出现双增益峰的现象;当频率分离因子在1?5.25范围内时,两个泵浦波产生的双增益峰之间可以明显地产生快光;当频率分离因子1.75时,在双线泵浦布里渊增益之间的最大时间提前可达25ps。当频率分离因子为2.42时,三阶色散所对应的归一化色散长度为无穷大,三阶散射可以得到完全补偿;当频率分离因子...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电致伸缩声波产生折射率调制实验装置图[19]
ぞ嗬肭榭鱿拢?诠伦酉嗷プ饔弥泄鄄斓降南煊Α?A.S.Biryukov[20]提出了光纤折射率的时间响应模型，该模型描述了在光纤中传播的高频脉冲中激光脉冲的电致伸缩时间偏移。并将该模型的结果与文献中已知的光学孤子的高频中的相对时间偏移的研究结果对比，发现两者的研究结果相吻合。Yeniay和A.Kobyakov等[21-24]也对折射率分布对布里渊增益（Brillouingainspectrum，BGS）和布里渊增益系数大小的影响做了研究。其中Yeniay等[21]使用1552nm的红外激光源，研究了四种具有不同折射率分布的不同光纤的布里渊增益谱，实验装置如图1.2所示。发现自发布里渊散射的光谱形状反映了波导结构，特别是光纤的折射率分布。并通过考虑布里渊光谱的主共振峰的线宽变窄来检测从自发散射到受激散射的演变。在此之后，与布里渊散射有关的其他研究方向包括散射光和声光偏振耦合，SBS与非线性四波混频或交叉相位调制之间的相互作用，以及基于瑞利后向散射的多级SBS[25]，SBS在分布式掺铒光纤放大器和拉曼放大器中的应用等。除此之外，还有光谱展宽泵浦对光纤布拉格光栅[26]的影响等，这些研究也使得SBS在相关应用领域的使用变得更广泛。其中最突出的例子之一就是光纤通信，例如，SBS可以通过电致伸缩效应表现出光纤中孤子之间的相互作用[27,28]。1.3快慢光技术的发展和研究现状慢光的研究可追溯到19世纪[29]。自上世纪初，Brillouin等[30]才在理论上预言了群速度可以超过光速。但受限于当时实验条件及实验器材，快慢光技术并没有较大的突破和发展。激光器的问世为快慢光的研究提供了实验条件，如F.R.Faxvog等[31]在1970年使用He-Ne激光器实现了脉冲速度超过光速c。1982年，图1.2测量布里渊阈值和增益谱的实验装置图[21]
硕士学位论文51.3.2相干布居振荡当泵浦光pω和信号光sω(spω=ω+δ)位于吸收区时，将二者注入到介质中，此时基态粒子将会在亚稳态与基态之间呈现出周期性振荡。基于CPO效应的快慢光原理是当泵浦光pω和探测光sω频率差小于粒子的亚稳态寿命的倒数时，粒子在基态和亚稳态之间的分布，会因粒子的周期振荡而被影响，从而导致吸收饱和或增益饱和现象的产生，最终在信号光的吸收谱或增益谱上产生烧孔。而谱烧孔将引起群折射率产生剧烈变化进而产生色散，吸收谱上的烧孔会导致慢光的产生，增益谱上的烧孔会导致快光的产生。2003年，Bigelow等[7]利用CPO效应，在红宝石晶体和紫翠玉晶体内分别实现了慢光和快光现象。2006年，Schweinsberg等[36]利用980nm泵浦光源，在掺铒光纤中首次实现了利用CPO效应，并成功的使1550nm的信号脉冲延迟和提前。该实验研究在不同泵浦功率情况下，通过对频率调制，使得信号脉冲被提前。实验结果如图1.5所示，当泵浦功率较小时，信号脉冲被延迟；而当泵浦功率较图1.5分数提前量随调制频率的变化[36]图1.4EIT快慢光实验装置图[35]
【参考文献】：
期刊论文
[1]双包层七芯光子晶体光纤超连续谱的产生及模式分析[J]. 黄诗盛,张格霖,韦会峰,李会权,林荣勇,罗杰,陈抗抗,闫培光. 中国激光. 2013(11)
[2]基于光子晶体光纤的百瓦量级超连续谱光源研究[J]. 谌鸿伟,郭良,靳爱军,陈胜平,侯静,陆启生. 物理学报. 2013(15)
[3]高非线性光子晶体光纤布里渊散射谱及温敏特性[J]. 黄民双,黄军芬. 光电工程. 2011(11)
[4]斯托克斯脉冲波形对光纤中受激布里渊散射慢光的影响[J]. 侯尚林,李红兵,黎锁平,刘延君,徐永钊. 光学学报. 2011(06)
[5]环境温度宽范围变化对光纤布里渊频移的影响[J]. 赵丽娟. 物理学报. 2010(09)
博士论文
[1]光纤中群速度调控的研究[D]. 钱楷.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]少模光纤中受激布里渊散射慢光的研究[D]. 李丽君.兰州理工大学 2019
[2]宽带激光空间啁啾匹配倍频技术研究[D]. 陶昱东.中国工程物理研究院 2019
[3]光纤参数对受激布里渊散射快光的影响及传感应用[D]. 牛帅斌.兰州理工大学 2018
[4]基于光纤中受激布里渊散射的慢光研究[D]. 雷睿.天津大学 2010
本文编号：3545734
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电致伸缩声波产生折射率调制实验装置图[19]
ぞ嗬肭榭鱿拢?诠伦酉嗷プ饔弥泄鄄斓降南煊Α?A.S.Biryukov[20]提出了光纤折射率的时间响应模型，该模型描述了在光纤中传播的高频脉冲中激光脉冲的电致伸缩时间偏移。并将该模型的结果与文献中已知的光学孤子的高频中的相对时间偏移的研究结果对比，发现两者的研究结果相吻合。Yeniay和A.Kobyakov等[21-24]也对折射率分布对布里渊增益（Brillouingainspectrum，BGS）和布里渊增益系数大小的影响做了研究。其中Yeniay等[21]使用1552nm的红外激光源，研究了四种具有不同折射率分布的不同光纤的布里渊增益谱，实验装置如图1.2所示。发现自发布里渊散射的光谱形状反映了波导结构，特别是光纤的折射率分布。并通过考虑布里渊光谱的主共振峰的线宽变窄来检测从自发散射到受激散射的演变。在此之后，与布里渊散射有关的其他研究方向包括散射光和声光偏振耦合，SBS与非线性四波混频或交叉相位调制之间的相互作用，以及基于瑞利后向散射的多级SBS[25]，SBS在分布式掺铒光纤放大器和拉曼放大器中的应用等。除此之外，还有光谱展宽泵浦对光纤布拉格光栅[26]的影响等，这些研究也使得SBS在相关应用领域的使用变得更广泛。其中最突出的例子之一就是光纤通信，例如，SBS可以通过电致伸缩效应表现出光纤中孤子之间的相互作用[27,28]。1.3快慢光技术的发展和研究现状慢光的研究可追溯到19世纪[29]。自上世纪初，Brillouin等[30]才在理论上预言了群速度可以超过光速。但受限于当时实验条件及实验器材，快慢光技术并没有较大的突破和发展。激光器的问世为快慢光的研究提供了实验条件，如F.R.Faxvog等[31]在1970年使用He-Ne激光器实现了脉冲速度超过光速c。1982年，图1.2测量布里渊阈值和增益谱的实验装置图[21]
硕士学位论文51.3.2相干布居振荡当泵浦光pω和信号光sω(spω=ω+δ)位于吸收区时，将二者注入到介质中，此时基态粒子将会在亚稳态与基态之间呈现出周期性振荡。基于CPO效应的快慢光原理是当泵浦光pω和探测光sω频率差小于粒子的亚稳态寿命的倒数时，粒子在基态和亚稳态之间的分布，会因粒子的周期振荡而被影响，从而导致吸收饱和或增益饱和现象的产生，最终在信号光的吸收谱或增益谱上产生烧孔。而谱烧孔将引起群折射率产生剧烈变化进而产生色散，吸收谱上的烧孔会导致慢光的产生，增益谱上的烧孔会导致快光的产生。2003年，Bigelow等[7]利用CPO效应，在红宝石晶体和紫翠玉晶体内分别实现了慢光和快光现象。2006年，Schweinsberg等[36]利用980nm泵浦光源，在掺铒光纤中首次实现了利用CPO效应，并成功的使1550nm的信号脉冲延迟和提前。该实验研究在不同泵浦功率情况下，通过对频率调制，使得信号脉冲被提前。实验结果如图1.5所示，当泵浦功率较小时，信号脉冲被延迟；而当泵浦功率较图1.5分数提前量随调制频率的变化[36]图1.4EIT快慢光实验装置图[35]
【参考文献】：
期刊论文
[1]双包层七芯光子晶体光纤超连续谱的产生及模式分析[J]. 黄诗盛,张格霖,韦会峰,李会权,林荣勇,罗杰,陈抗抗,闫培光. 中国激光. 2013(11)
[2]基于光子晶体光纤的百瓦量级超连续谱光源研究[J]. 谌鸿伟,郭良,靳爱军,陈胜平,侯静,陆启生. 物理学报. 2013(15)
[3]高非线性光子晶体光纤布里渊散射谱及温敏特性[J]. 黄民双,黄军芬. 光电工程. 2011(11)
[4]斯托克斯脉冲波形对光纤中受激布里渊散射慢光的影响[J]. 侯尚林,李红兵,黎锁平,刘延君,徐永钊. 光学学报. 2011(06)
[5]环境温度宽范围变化对光纤布里渊频移的影响[J]. 赵丽娟. 物理学报. 2010(09)
博士论文
[1]光纤中群速度调控的研究[D]. 钱楷.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]少模光纤中受激布里渊散射慢光的研究[D]. 李丽君.兰州理工大学 2019
[2]宽带激光空间啁啾匹配倍频技术研究[D]. 陶昱东.中国工程物理研究院 2019
[3]光纤参数对受激布里渊散射快光的影响及传感应用[D]. 牛帅斌.兰州理工大学 2018
[4]基于光纤中受激布里渊散射的慢光研究[D]. 雷睿.天津大学 2010
本文编号：3545734
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