光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射及其抑制技术研究

摘要

论文首先介绍了光纤中的非线性拉曼与布里渊散射过程。除拉曼与布里渊散射的一般特性外，二者的偏振态及相伴而来的偏振效应是本文的主要研究内容。论文还系统地讨论了光纤拉曼放大系统的偏振混合效率，可用于描述泵浦光与拉曼信号光或布里渊散射光的偏振态匹配程度。不同偏振泵浦所产生的拉曼和布里渊增益是本文的理论分析关键，由此推导出形式统一且适用于任意偏振态的阈值功率近似计算式。本文的应用重点在于光纤拉曼放大系统，针对前向泵浦功率条件下的前向拉曼信号光和后向布里渊散射光。
　　在光纤拉曼放大系统中，论文提出利用法拉第磁致旋光效应来加强抑制布里渊散射过程。外加磁场可引发磁致旋光效应，在此过程中，设计线性偏振的泵浦光与拉曼信号光保持偏振态匹配，维持高拉曼增益:线性偏振的泵浦光与布里渊散射光则由于旋光效应，存在周期性变化的偏振失配，可有效降低布里渊增益。在此基础上，综合考虑偏振重叠与泵浦衰减，推导出归一化的拉曼和布里渊偏振混合效率。拉曼偏振混合效率保持为1，布里渊偏振混合效率可以从其渐近线1降低至0.5。通过减小光纤的泵浦衰减系数、提高材料的维尔德常数、或增强外磁场，可改变泵浦衰减或偏振失配，进而抑制布里渊散射。基于以上分析，本文提出一种新型设计方案抑制光纤拉曼放大系统的布里渊散射，通过外加磁场引发的旋光效应，可增强抑制布里渊散射约3 dB（即50％），而不降低拉曼增益。