多模光纖模間布里淵放大特性研究.pdf

1、多模光纖無(wú)論是作為大功率激光的波導(dǎo)型傳能介質(zhì)，還是作為大數(shù)據(jù)流信息載體，其應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，而在這些應(yīng)用當(dāng)中，多模光纖的受激布里淵散射（SBS）都是值得關(guān)注的問(wèn)題。
　　多模光纖SBS涉及到多個(gè)不同的光波和聲波模式的相互作用，其遠(yuǎn)較單一模式的單模光纖要復(fù)雜，目前其研究主要有兩個(gè)方面：一是以模式凈化等Stokes光模式形態(tài)規(guī)律為研究對(duì)象，二是以閾值及SBS抑制為對(duì)象。前者的研究往往忽略光纖中聲波的模式特性對(duì)光場(chǎng)間能量耦合所造成的影響，

2、后者則多注重布里淵增益譜的分析，忽略了Stokes光在SBS當(dāng)中模式形態(tài)的變化情況。事實(shí)上，不同組合的光波模式，其增益譜的差異將影響到Stokes光在傳輸放大過(guò)程中模式形態(tài)的演化行為，可以斷定其對(duì)于解釋實(shí)驗(yàn)中模式凈化或模式保持等現(xiàn)象是至關(guān)重要的。
　　本文針對(duì)不同模式間的SBS放大增益特性開(kāi)展研究，綜合考慮多模光纖光波模及聲波模的模式數(shù)量、形態(tài)、交疊面積等特性，建立能夠描述多模光纖異同模式交叉布里淵放大行為的數(shù)值模型，較全面地分析

3、多模光纖SBS的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
　　首先，利用有限差分法，結(jié)合波導(dǎo)邊界條件，建立對(duì)任意折射率的圓對(duì)稱光纖模式的數(shù)值計(jì)算方法，并利用偏置激發(fā)光纖的高階模式實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證計(jì)算的正確性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)聲場(chǎng)的波導(dǎo)方程進(jìn)行相應(yīng)的變換，從而利用類似的數(shù)值方法對(duì)聲波的模式特性進(jìn)行計(jì)算和分析，從而為模式間SBS的描述作準(zhǔn)備。
　　隨后，利用相位匹配等條件，對(duì)光場(chǎng)與聲場(chǎng)的相互耦合作用關(guān)系進(jìn)行分析，并建立關(guān)于異同模式之間的SBS效應(yīng)在時(shí)間上和空間上的演

4、化方程，從而描述SBS中入射光和Stokes光的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，并確定異同模式間的布里淵增益譜（BGS）的描述公式，給出模式特性對(duì)Stokes光的頻移和增益所造成的影響。
　　最后，以典型的25μm和50μm芯徑多模光纖為例，對(duì)其不同模式間的SBS效應(yīng)進(jìn)行研究和計(jì)算，得到不同模式相互作用的布里淵增益譜(BGS)，并與國(guó)內(nèi)外已有的結(jié)果作比較，驗(yàn)證計(jì)算模型的正確性。
　　本文實(shí)現(xiàn)了關(guān)于任意折射率光纖的光場(chǎng)與聲場(chǎng)模式特性的簡(jiǎn)易可行的