光纤中慢光效应的研究

论文摘要

“慢光”,顾名思义就是减慢光的传输速度。光纤慢光对在光纤中对光脉冲的传输速度进行操控具有非常高的实用价值,可用于全光通信中的光存贮器、光缓存器及光传感器等,成为近十年来光学领域的研究热点之一。本文针对光纤中的慢光技术,特别是基于受激布里渊散射（SBS）和光参量放大（OPA）的慢光产生进行了理论和实验研究,主要内容如下:1.介绍了各种慢光技术的基本原理,分析了各自的优缺点,综述了其研究进展;介绍了Kramers-Kroning关系对光脉冲群速度的影响;说明了SBS的物理机理、阈值特性和饱和特性。2.研究了基于光纤中SBS的慢光现象。理论上,分析了小信号的理想情况下脉冲的延迟时间和脉冲展宽情况,数值模拟了增益饱和对脉冲延迟时间的影响;实验上,研究了不同光纤中的布里渊散射现象,测量了布里渊散射阈值,研究了信号光通过SBS被放大的情况,设计了基于光纤中SBS产生慢光的实验。3.分析了利用光纤参量放大效应产生慢光的原理,用数值方法研究了延迟时间随光纤长度、泵浦功率和光纤参量增益的变化关系。4.研究了光纤中的四波混频（FWM）效应。理论上,分析了频率失谐、光纤长度对FWM效率的影响;实验上,测量了各种光纤的FWM效率,研究了光纤长度、泵浦功率、泵浦光和信号光波长差以及偏振态对FWM效率的影响,实验结论与理论模拟结果相一致。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 慢光产生的背景
• 1.2 慢光的实验方法
• 1.2.1 EIT 产生慢光
• 1.2.2 CPO 产生慢光
• 1.2.3 利用受激散射产生慢光
• 1.2.4 利用参量过程产生慢光
• 1.2.5 其他产生慢光的方法
• 1.3 光纤中慢光的特点
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 慢光产生的理论分析
• 2.1 光的相速度和群速度
• 2.2 Kramers-Kronig 关系
• 2.3 受激布里渊散射的相关理论
• 2.4 布里渊阈值和布里渊放大
• 2.5 本章小结
• 第三章 光纤中 SBS 慢光的研究
• 3.1 小信号情况下的讨论
• 3.1.1 小信号理论分析
• 3.1.2 小信号情况下数值仿真结果分析
• 3.2 SBS 慢光增益饱和的分析
• 3.2.1 耦合波方程的近似求解
• 3.2.2 数值仿真结果分析
• 3.3 布里渊散射实验
• 3.4 利用SBS 放大信号光
• 3.5 利用SBS 产生慢光的实验设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 光纤参量放大慢光的理论模型
• 4.1 四波混频
• 4.2 光纤参量放大的基本理论
• 4.2.1 参量放大的耦合波方程
• 4.2.2 参量放大的增益
• 4.2.3 参量放大的增益带宽
• 4.3 基于光参量放大的慢光研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 光纤中四波混频效应的研究
• 5.1 引言
• 5.2 四波混频的相关理论
• 5.3 四波混频变换效率的数值模拟
• 5.4 四波混频的实验研究
• 5.4.1 不同光纤中的四波混频
• 5.4.2 泵浦信号波长差对四波混频的影响
• 5.4.3 光纤长度对四波混频的影响
• 5.4.4 泵浦功率对变换光的影响
• 5.4.5 色散位移光纤的相关实验
• 5.4.6 偏振态对四波混频效率的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢