基于受激布里渊散射的有源光学滤波器偏振特性研究

摘要

受激布里渊散射（SBS）是光纤中一种重要的非线性效应。由于其具有极窄的增益带宽，在光纤通信与传感中常被用作有源光学滤波器。本论文着重讨论了基于SBS效应的有源光学滤波器（SBS-AOF）的偏振特性，在此基础上探求了偏振态操控对基于SBS-AOF的超高分辨率光谱测量技术性能提升作用。此外还利用前述超高分辨率光谱测量装置实现了偏振模色散的测量。论文主要工作包括：
　　(1)从描述SBS效应中信号光和泵浦光互作用机制的电场矢量微分方程出发，使用光纤的随机串联波片模型对随机双折射光纤中SBS效应的偏振特性进行了理论分析和仿真计算。结果表明SBS过程带来的增益会随输入信号偏振态有规律的变化，并且会使得输出信号的偏振态最终偏向能够获得最大增益的方向，即发生偏振牵引效应。当信号光和泵浦光输入偏振态一定时，SBS峰值增益具有一定的波长相关性，但是增益变化在较小的波长范围内并不明显。
　　(2)给出了一种利用偏振牵引效应来改善基于SBS-AOF的超高分辨率光谱测量系统动态范围的方法，对这种方法的实际效果及适用性进行研究与探讨。实验研究发现，该方法在测量功率较大并且光谱较窄的光信号时，对动态范围有较大的提升。在泵浦功率为8dBm时，使用该方法测量功率为-1dBm的100MHz正弦波调制光信号，测量光谱动态范围可提升8dB。
　　(3)基于前述的超高分辨率光谱测量装置，实验研究了偏振模色散的测量方法。利用SBS-AOF增益的偏振相关特性，测量在六种特定的泵浦光偏振态情况下的超高分辨率光谱，实现相应斯托克斯参量的获取。依托自行开发的算法计算得到偏振模色散矢量。从而实现了对保偏光纤一阶偏振模色散的测量。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 基于受激布里渊散射（SBS）的有源滤波器（AOF）及其应用

1.2 基于SBS-AOF的超高分辨率光谱分析技术

1.3 本论文的主要研究内容和章节安排

2 光纤中SBS偏振特性的基本理论

2.1 光纤中SBS的相关理论

2.2 光纤中SBS增益的偏振特性

2.3 本章小结

3 随机双折射光纤中SBS偏振特性的仿真分析

3.1 随机双折射光纤中SBS的仿真模型

3.2 SBS偏振特性仿真分析

3.3 本章小结

4 SBS-AOF增益偏振相关性在光谱测量动态范围改善中的应用研究

4.1 偏振牵引效应对光谱测量动态范围改善的原理

4.2 偏振牵引效应对光谱测量动态范围改善的实验

4.3 本章小结

5 SBS-AOF增益偏振相关性在偏振模色散测量中的应用研究

5.1 偏振模色散（PMD）的描述

5.2 常见PMD测量方法

5.3 基于SBS-AOF偏振相关性和超高分辨率光谱的PMD测量方法

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.3 工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请专利