单模光纤中受激布里渊散射阈值的研究

论文摘要

在非线性效应中,由于受激布里渊散射具有低阈值的特点,使得其在光纤中最容易产生。当光纤中发生SBS时,它会改变光纤中的能量分布,使光纤中的输出功率不随输入功率的增加而增加,从而导致接收端信号质量受损。同时它也会在双向DWDM中会造成比特串话,以致信号严重失真。当发生剧烈的SBS现象时,输入功率的绝大部分将转换为后向斯托克斯波,产生高峰值功率的巨脉冲。它会对光源和光纤端面都造成一定的损害,而且也阻碍了光信号的传输。因此研究单模光纤中的SBS具有重要的科研和应用价值。本论文对单模光纤中SBS的产生机制、基本特性、阈值影响因素、实验设计优化以及应用展望作了系统的研究。主要内容有:（1）阐述了单模光纤中SBS产生的物理机制并对其进行了量子描述,接着对SBS的基本特性做了介绍,特别对其阈值特性做了详尽的阐述和公式推导。（2）分析了影响光纤中SBS阈值的各个因素,并针对各种因素分别从波导设计和掺杂两方面给出了阈值提高的方法,尤其是关于声光有效面积的增大方法。（3）搭建了SBS阈值测试平台,对不同种类的光纤进行了SBS阈值测试,并采用多项式拟合和样条拟合的方法对实验数据分别进行了处理,再结合光纤SBS产生过程的光谱分析,针对单模通信光纤提出了? ?0.01的SBS阈值定义。这对国际电联标准来说有一定的参考价值。同时给出了相关测试光纤的布里渊非线性增益系数,量级为10-11。（4）针对提高光纤的声光有效面积进行了数值模拟,并根据模拟结果找出了最大声光有效面积的掺杂点,设计了Ge/F共掺的高阈值单模阶跃型光纤。采用PCVD工艺,对设计的高SBS阈值单模光纤进行了拉制,结果显示设计的光纤阈值比常规单模光纤的阈值高6.77dBm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外SBS 研究现状
• 1.3 SBS 研究应用及进展
• 1.4 本论文所研究的意义及内容
• 2 光纤中受激布里渊散射的基本理论
• 2.1 SBS 的基本原理
• 2.2 SBS 的基本特性
• 2.3 受激布里渊散射阈值的影响因素
• 2.4 本章小结
• 3 光纤中SBS 的实验结果分析
• 3.1 实验平台搭建及系统稳定性的测试
• 3.2 连续光泵浦不同种类光纤阈值的测试
• 3.3 SBS 光谱分析
• 3.4 阈值归一化处理
• 3.5 不同光纤增益系数的标定
• 3.6 高阈值光纤设计及实验结果分析
• 3.7 本章小结
• 4 总结与展望
• 致谢
• 参考文献