多模光纤中模式保持的布里渊放大机理研究

摘要

多模光纤能够传输多个空间模式的特性,在许多领域都有着非常广阔的应用前景,例如在局域网通信中,采用多入-多出的模式群分集复用系统能够大大提高现有多模光纤的通信容量;在高功率光纤激光器系统中利用模式净化效应改善输出光的光束质量等。若能实现多模光纤中空间传输模式的保持放大,将会对多模光纤的应用产生重要的影响。本文拟采用受激布里渊放大的方法,探索种子光脉冲实现模式保持布里渊放大的理论机理和最佳参数条件。
　　首先综合考虑了模式保持布里渊放大技术所可能涉及的诸如选模激发、模式耦合、受激布里渊散射等各种理论模型和基本参数,在受激布里渊散射耦合波方程的基础上,结合不同折射率分布下多模光纤内的导模场分布,建立起能够描述多模光纤中各模式场相互耦合作用的瞬态受激布里渊散射数学模型。
　　随后将此模型离散化,进行相关的数值模拟和仿真。数值计算得到多模光纤各模式间的布里渊散射耦合强度系数和折射率分布对导模场布里渊增益的影响。仿真过程详细讨论了折射率分布、种子光相对于泵浦光的延迟距离、泵浦光的峰值功率和脉冲宽度、种子光峰值功率和模式场分布等参数对布里渊放大过程种子光的能量提取效率和模式保持特性的影响。
　　以62.5μm和105μm芯径的渐变折射率(GI)多模光纤为实验介质,开展了模式保持布里渊放大验证实验。所用光源波长为1.064μm,脉冲宽度为8ns。在多模光纤中注入一个3μJ的种子光,调节种子光泵浦光之间的光程差以及泵浦光的能量,实验获得了比较明显的能保持种子光模场分布特征的放大光。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1本课题研究的目的和意义

1.2国内外多模光纤模式理论与技术研究概况

1.3多模光纤SBS相关效应与技术研究现状

1.4本论文的工作

第2章 多模光纤和SBS的基本理论

2.1多模光纤的模式理论

2.2受激布里渊散射的基本理论

2.3本章小结

第3章 模式保持布里渊放大机理的理论研究

3.1模式保持布里渊放大物理图像的构建

3.2多模共存的布里渊放大体系数学模型的建立

3.3多模光纤模式耦合系数计算

3.4模式场重叠积分数值模拟

3.5 SI多模光纤SBS及布里渊放大过程数值模拟与分析

3.6 GI 多模光纤SBS及布里渊放大过程数值模拟与分析

3.7本章小结

第4章 多模光纤模式保持布里渊放大的验证实验

4.1多模光纤模式保持布里渊放大实验系统

4.2实验数据分析

4.3本章小结

结论

参考文献

声明

致谢