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重庆师范大学学报（自然科学版）

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受激布里渊散射对光纤的影响分析

魏佳菊，梁一平，戴特力

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（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*

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增大，光纤激光器、光纤放大器、光纤滤波器、光纤传感器、光纤密集波分复用（MNMO）器件设计中，更多地考虑到非线性效应的作用。非线性效应相对于传输损耗成为影响系统性质的关键因素。在非线性效应中，由于受激布里渊散射（&J&）的阈值比较低，

［$DI］

一般在毫瓦数量级，成为光纤中容易发生的非线

该相干声波引起介质折射率的周期"L的相干声波。

性调制，从而形成折射率光栅。这种声学光栅对泵浦光的布拉格衍射使泵浦光散射，同时产生频率为（!S!"L）的散射光波（斯托克斯谱线）。泵浦光与声波间的散射可获得指数型增益，同时散射过程也使得声波增强，从而形成正反馈过程。只有入射光强度超过一定值（阈值）时才能发生上述现象，这种具

［G］有受激发射特性的布里渊散射称为&J&。对&J&

性效应。

自$%EI年P)Q)4581-等人首次观察到了&J&现象后，许多人对&J&进行了理论和实验上的研究。由于光纤纤芯非常小，一般为几微米至几十微米量级，再加上传输功率高，相互作用距离长等原因

［+DE］

很容易在光纤内部产生&J&效应。特别在光纤

理论的研究大多集中在布里渊频移、&J&阈值、增益谱线、带宽等方面。$"$布里渊频移

从量子力学观点来看，光纤中的&J&可以理解为泵浦光、斯托克斯光通过声波进行的非线性相互作用，这个过程必须满足能量和动量守恒，所以这

［*］

H个波的频率和波矢满足如下关系

激光器中，随着泵浦功率的提高，除了在特制的高非线性光纤（R9ST）中有明显的非线性效应以外，在普通单模光纤中也会引起&J&效应。这使得相当一部分泵浦光会因为反向J/822-.80散射而损耗，限制了光纤的输出功率。目前针对不同的应用目的，抑制&J&或加强&J&都是值得研究的方向。

"L#!S!!J

!LU"SV（V"J）

其中"S和"J分别是泵浦光和布里渊散射光的波矢，!L是声波的波矢。声波的频率"L和波矢!L

满足色散关系

"LU#L!L

#L是介质中的声波速度。因为"S和"J几乎相等，所以布里渊频移可以近似表示为

$理论分析

频率为!S的泵浦光通过某种介质（气体、液体和固体）时，会通过电致伸缩在介质内产生频率为

!

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-)"#$#$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--)

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网络出版地址：5>>(：FFZZZ)@0[8)0’>F[@:=F\’>182F+#)$$E+)9)"#$$#%$G)$H+%)"#$$#+)E*]#$I)5>:2