高非线性光子晶体光纤布里渊散射谱及温敏特性
非线性光纤光学第九章-受激布里渊散射
调制不稳定性和混沌：当两反向传输的泵浦波同时出现时， 即使它们的强度都未能达到布里渊阈值，也能发生另一种 不稳定性，这种SBS感应的调制不稳定性类似于XPM感 应调制不稳定性 ；根据泵浦的不同，斯托克斯功率表现为 周期性或准周期性振荡，并最终变为混沌 。
5. 布里渊光纤激光器
连续（CW）运转的布里渊激光器
环形腔结构可以提高泵浦功率，使阈值降低，可用于高精度 激光陀螺仪中
分束器 定向耦合器 透镜 斯托克斯波 扫描光谱分析仪 泵浦波
激光器
图9.18 光纤布里渊环形激光器的示意图，定向耦合器将泵浦光束注入环 形腔内
F-P腔结构的布里渊激光器同时存在前向和后向传输的泵浦 波和斯托克斯波分量，不仅能通过级联SBS过程产生更高级
在稳态条件下，这两项为零，方程简化为前面最初的方 程。
弛豫振荡：在达到稳定值时，有弛豫振荡现象；如果存在 外反馈，弛豫振荡会转变为稳定振荡 。
解释：在光纤输入端附近，斯托克斯波的迅速增大消耗了大 量泵浦波，导致增益下降，直到泵浦波的消耗部分从光纤出 来，增益才重新恢复。上述过程重复进行形成了振荡。
近似相等
As 1 As 2 As i As 2 Ap z vg t 2
2
A i A Q
i 2 Q Q 1 vA B i B Ap As* t z Aeff 2
声波振幅
说明：以上方程只考虑到SPM和XPM效应，没有考虑色散！
本 章 小 结
1、SBS特点 增益带宽窄（约10GHz），这说明SBS效应被约束在 WDM系统的单个波长信道内 功率阈值与光源线宽有关，光源线宽越窄，功率阈值越低
布里渊散射
布里渊散射简介布里渊散射（Brillouin scattering）是一种非线性光学效应，产生于介质中的声子与光子的相互作用。
该过程中，光子与声子之间发生频率和动量的相互转移，导致光子的频率发生改变，这种现象被称为布里渊散射。
布里渊散射广泛应用于光纤通信中的激光器频率稳定、声光调制和传感器等领域。
原理布里渊散射的原理基于声光相互作用。
光子与声子之间的作用可以通过极化率来描述。
当光子与声子发生相互作用时，会使介质的极化率发生变化，从而引起光的频率散射。
根据频率散射的机制，布里渊散射可以分为斯图克斯（Stokes）散射和反斯图克斯（Anti-Stokes）散射。
具体来说，当光子的频率高于声子的频率时，光子向低频方向散射，这称为斯图克斯散射；当光子的频率低于声子的频率时，光子向高频方向散射，这称为反斯图克斯散射。
布里渊散射的散射角度、频率偏移和强度与介质的折射率、光强、声子频率以及散射介质的性质有关。
在光纤通信中的应用布里渊散射在光纤通信中具有重要的应用价值。
布里渊散射可以用于实现光纤激光器的频率稳定。
通过将激光器与光纤连接，在光纤中引入布里渊散射，可以将频率稳定性提高到千分之一，从而保证光纤通信系统的稳定性和可靠性。
此外，布里渊散射还可以用于声光调制。
通过在光纤中引入声波信号，利用布里渊散射的效应，可以实现对光信号的调制。
这种声光调制器可以在光纤通信系统中实现光的调制和解调功能。
同时，布里渊散射还可以应用于光纤传感器。
传统的光纤传感器一般基于光的强度变化进行测量，但由于光的衰减影响，传感器的灵敏度和距离受限。
而基于布里渊散射的光纤传感器可以基于光的频率变化进行测量，不受光的衰减影响，从而提高了传感器的灵敏度和测量范围。
结论布里渊散射是一种重要的非线性光学效应，广泛应用于光纤通信中的激光器频率稳定、声光调制和传感器等领域。
通过深入研究布里渊散射的原理和机制，可以进一步开发更加高效、稳定和灵敏的光纤通信技术。
基于布里渊和瑞利散射光拍频的方法测量温度
基于布里渊和瑞利散射光拍频的方法测量温度陆启隆;陈淑芬;朱昕玥;付雷;邹正峰【摘要】基于光纤非线性效应,设计并搭建出一套布里渊散射光与瑞利光拍频测量温度的实验装置,用布里渊频移量对温度系数进行标定,并采用三种不同方法进行数据处理,结果表明采用频移量均值线性拟合结果较好,得到的布里渊温度频移系数为1.005 MHz/℃,该温度传感系统的测量精度为0.7℃.%Based on the nonlinear effect of fiber,a temperature measurement system based on Brillouin and Rayleigh scattered light beat frequencies is designed and developed.The temperature coefficient was calibrated with Brillouin frequency shift,three different methods was used for data processing.The results show that linear fitting is the best by using frequency shift mean,the Brillouin temperature coefficient is 1.005 MHz /℃,and the measurement accuracy of the temperature sensing system is 0.7 ℃.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2018(048)005【总页数】6页(P627-632)【关键词】受激布里渊;拍频;温度频移系数;温度传感器【作者】陆启隆;陈淑芬;朱昕玥;付雷;邹正峰【作者单位】北京理工大学光电学院,北京 100081;北京理工大学光电学院,北京100081;北京理工大学光电学院,北京 100081;北京理工大学光电学院,北京100081;北京理工大学光电学院,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】TP212.141 引言光纤传感器与传统的电磁、声学传感器相比具有高分辨率、高精度、抗电磁干扰等优点,又因光纤自身的特点使其具有大的传输带宽,可实现多参量(温度和应变)指标的同时测量和综合分析；且传感器为光纤和光波导器件经熔接构成的实验装置,光纤熔接工艺简单易行,器件与光纤通信系统中的一些器件兼容,可实现光频信号的激励、传感、传输和接收。
《基于微纳光纤的布里渊散射传感机理研究》
《基于微纳光纤的布里渊散射传感机理研究》篇一一、引言在现代传感器技术的发展中，光纤传感技术因其独特的优势而受到广泛关注。
布里渊散射传感技术，基于光纤中布里渊散射的物理过程，通过分析散射信号来获取外界信息，具有高灵敏度、高分辨率和长距离传输等优点。
近年来，随着微纳光纤技术的快速发展，基于微纳光纤的布里渊散射传感技术成为研究的热点。
本文将针对基于微纳光纤的布里渊散射传感机理进行深入研究。
二、微纳光纤概述微纳光纤是指直径在微米或纳米级别，具有独特的光学特性的光纤。
其制备工艺和材料研究为传感器技术提供了新的可能性。
微纳光纤具有较高的光场限制能力，可以有效地提高布里渊散射的信号强度，同时其较小的尺寸使得其具有更高的空间分辨率和灵敏度。
三、布里渊散射基本原理布里渊散射是光在介质中传播时，与介质中的声波相互作用而产生的非线性散射现象。
在光纤中，由于光与声波的相互作用，布里渊散射产生的声波会在光纤中传播，并通过光纤传播的回波被探测器捕获。
这种技术被广泛应用于光学通信、生物医学等领域。
四、基于微纳光纤的布里渊散射传感机理在微纳光纤中，由于光纤尺寸的减小，布里渊散射过程更加敏感和精确。
在布里渊散射过程中，微纳光纤中传播的光波会与介质中的声波相互作用，从而产生频移现象。
这种频移现象被用于获取温度、压力、应力等外界信息。
同时，由于微纳光纤的高灵敏度和高空间分辨率，使得这种传感器具有更高的测量精度和更广泛的应用范围。
五、实验研究及结果分析为了验证基于微纳光纤的布里渊散射传感机理，我们进行了相关实验研究。
通过制备不同直径的微纳光纤，并对其在不同环境条件下的布里渊散射信号进行测量和分析，我们发现微纳光纤的直径越小，布里渊散射信号的强度越高，同时频移现象也更加明显。
此外，我们还通过实验研究了温度、压力等因素对布里渊散射信号的影响，验证了其传感特性的可靠性和稳定性。
六、应用前景与展望基于微纳光纤的布里渊散射传感技术具有广阔的应用前景。
【国家自然科学基金】_受激布里渊散射(sbs)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47
科研热词 推荐指数 受激布里渊散射 6 慢光 2 光子晶体光纤 2 非线性光学 1 非线性介质 1 阈值强度 1 长度比 1 输出特性 1 能量转移 1 聚焦长度 1 线宽压缩 1 粗波分复用 1 瞬态布里渊放大器 1 测量 1 毫米波产生 1 杂质颗粒 1 最佳工作点 1 时间相干性 1 时间延迟 1 时延 1 影响因素 1 延迟时间 1 宽带受激布里渊散射 1 增益长度 1 四网融合 1 受激布里渊散射阈值增益 1 受激布里渊散射散射 1 受激布里渊散射介质 1 受激布里渊散射(sbs) 1 单频 1 副载波复用 1 前向受激拉曼散射 1 分布式温度传感器 1 冲击点火激光脉冲 1 六倍频 1 光载无线 1 光纤拉曼放大器 1 光纤光学 1 光电子学 1 光束 1 光收发模块 1 光损耗 1 光学击穿阈值 1 光学击穿 1 光学 1 stimulated brillouin scattering 1 （sbs）, threshol sbs介质 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
科研热词 受激布里渊散射 受激布里渊散射(sbs) 混合介质 单模光纤 光纤光学 非线性光学 载波抑止归零码(csrz) 脉冲展宽 码型效应 波形 时域平顶脉冲波形 振动 慢光 布里渊线宽 多模光纤 吸收系数 反射率 全氟胺 全光时钟提取 光纤级联系统 光纤传输 光学击穿阈值 sbs参数 sbs光限幅 40gb/s
《基于布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统研究》范文
《基于布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，光纤传感技术因其高灵敏度、抗电磁干扰、远程传输等优点在各个领域得到广泛应用。
而基于布里渊散射（Brillouin Scattering）的分布式光纤传感技术更是近年来研究的热点。
本文将针对基于布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统进行研究，探讨其原理、应用及发展前景。
二、布里渊散射原理布里渊散射是一种光散射现象，当光在介质中传播时，会与介质中的声学声子相互作用，产生频率偏移的光子。
布里渊散射的特点是光子在传播过程中会发生散射并产生不同频率的散射光，这些散射光包含了介质中声波的信息。
因此，通过分析布里渊散射的光谱信息，可以获取介质中的声波特性。
三、分布式光纤双参量传感系统分布式光纤双参量传感系统利用布里渊散射原理，通过一根光纤实现对多个参量的同时测量。
该系统主要由激光器、光纤、光探测器等组成。
激光器发出的光经过光纤传输后，与光纤中的声波相互作用产生布里渊散射光。
通过分析这些散射光的特性，可以获取光纤中温度、应力等参量的信息。
同时，通过多模态解调技术，还可以实现对多个参量的同时测量。
四、系统工作原理及性能分析基于布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统的工作原理如下：激光器发出的光经过调制后进入光纤，与光纤中的声波相互作用产生布里渊散射光。
这些散射光经过光探测器接收并转换为电信号，然后通过信号处理与分析，提取出温度、应力等参量的信息。
该系统的优点在于具有高灵敏度、高空间分辨率、抗电磁干扰等优点，且能够实现分布式测量。
五、应用领域及前景基于布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统在众多领域具有广泛的应用前景。
在石油化工领域，可以用于油气管线的安全监测，实时检测管道的温度、压力等参量变化；在电力行业，可以用于电缆的故障诊断和预警，及时发现电缆的过热、断裂等问题；在交通运输领域，可以用于桥梁、隧道等基础设施的健康监测，预防因结构损伤导致的安全事故。
非线性光子晶体
非线性光子晶体非线性光子晶体是由若干类似的量子晶格组成的光子学材料，其中的晶体构件具有特别的非线性特性，这使得它们在处理光信号方面具有独特的作用。
它们具有低损耗、高效率、低功耗、可编程和可靠性等特点，使其成为探索光学现象和应用的有力工具。
非线性光子晶体的结构非线性光子晶体的晶体结构是由一系列的量子晶格组成的，这些量子晶格具有特定的光子学性质。
它们具有可以调整光子非线性功能的可编程结构，以及针对某些特定问题的晶体结构耦合方法，使其有能力实现非线性光子过程。
非线性光子晶体的特性由于非线性光子晶体具有低损耗、高效率、低功耗和可编程等特点，它们在应用上具有广泛的用途和实用性。
一方面，非线性光子晶体可以用来增强光信号的强度，这可以极大地推动光纤通信的发展。
它可以将光纤通信的信号传输距离和传输速率大大提高，从而极大地提高通信的效率和灵活性。
此外，非线性光子晶体也可以用来实现光信号的调制、放大和压缩，从而使光纤通信的信息传输更加安全。
此外，非线性光子晶体还可以用来实现量子信息传输，从而打开量子计算、量子通信等新领域。
非线性光子晶体的应用非线性光子晶体具有许多独特的特性，它们可以用来实现许多前所未有的应用。
一方面，非线性光子晶体可以用来实现光纤通信的传输，增强信号的强度，并可以实现放大和压缩，提高信息的传输效率和安全性。
此外，非线性光子晶体还可以用来实现光调制器，实现超快速数据传输，同时还可以用来实现光纤激光器，用于更安全、灵活、高效的传输。
此外，还可以用来实现量子计算和量子通信等新兴领域。
总结非线性光子晶体是一种独特的光子学材料，它的低损耗、高效率、低功耗、可编程、可靠性等特性，使其在光信号处理及应用方面具有实用性。
它可以用来实现光纤通信的传输、增强信号的强度、实现超快速光调制器数据传输、实现光纤激光器用于更安全、灵活、高效的传输，以及实现量子通信和量子计算等新兴领域，从而为社会发展作出了重大贡献。
光纤中散射
泵浦脉宽达100ns或更宽，稳态理论研究
瞬
态 理 论
泵浦光脉冲的宽度为几十ns或更小时
SBS阈值特性
SBS的阈值功率是指输出的斯托克斯光功率与泵浦光功率相等时,输入端泵浦光功率
与脉冲宽度、光纤类型、光 纤长度及温度有关
拉曼散射
拉曼散射（Raman scattering），光通过介质时由于入射光与分子 运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。又称拉曼效应。1923 年A.G.S.斯梅卡尔从理论上预言了频率发生改变的散射。1928年， 印度物理学家C.V.拉曼在气体和液体中观察到散射光频率发生改变 的现象,因光散射方面的研究工作和喇曼效应的发现，获得了1930 年度的诺贝尔物理学奖。
ROTDR
三种散射频率分布示意图
光纤拉曼温度传感器
反斯托克斯光强随温度变 化而变化
光纤拉曼激光器
高拉曼增益宽范围可用于可调 谐光纤激光器
光纤拉曼放大器示意图
ROTDR
可调谐光纤拉曼激光器 示意图
基于光纤Raman散射的分布式传感技术
利用反斯托克斯光强随温度变化而变化，斯托克斯光强和瑞利散射光强与温度 变化几乎无关的特性，通过反斯托克斯光强与后两者之一的对比就可以实现对 光纤的分布式温度传感。 基于拉曼散射的光纤传感器可以分为拉曼光时域反射计(ROTDR)和拉曼光频域反 射计(ROFDR)两种。 ROTDR 利用脉冲光进行传感，通过OTDR 原理进行定位并通过探测脉冲光在光纤 中的拉曼散射的反斯托克斯光与斯托克斯光的功率之比来确定光纤沿线的损耗和 温度分布情况。 ROFDR 利用OFDR 技术获得光纤沿线拉曼散射的反斯托克斯光与斯托克斯光的功 率之比，从而确定光纤沿线的损耗和温度分布情况。 基于拉曼散射的全分布式光纤传感技术主要用于温度传感，该技术已有较为 成熟和实用的应用产品。温度测量精度最高可达0.1 ºC，空间分辨率最高可 达0.lm。
11-受激布里渊散射对光纤的影响分析
" ）相位调制法。光纤中的 ’(’ 阈值跟泵浦光
［ %) ］ 的线宽有关 ， 对于有多个泵浦频率分量的情况，
当各个频率之间的距离远大于布里渊增益谱宽时， ’(’ 阈值仅取决于功率最高的频率分量， 因此通过 相位调制使泵浦光功率分散在不同的频率分量上， 可以有效地提高 ’(’ 阈值。已有文献报道采用对 泵浦光进行相位调制的方法， 将光功率分散到多个 频率分量上来达到这一目的。王青等人提出一种二
"L # !S ! !J !L U "S V （ 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 "L U #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
［ #) ］
在被动调 9 激光腔中插入声光调制器 （ ?@< ） 构成 主被动混合调 9 激光器。这种混合调 9 的方法既 保持了声光调制器主动调 9 激光器输出脉冲序列 重复频率低而且稳定的特点， 又发挥了瑞利散射和 受激布里渊散射被动调 9 机制动态速度快、 输出脉 冲宽度窄的优势。 布里渊光纤激光器一般采用高精度的全光纤无 缘环形谐振腔来实现低阈值和高转换效率， 布里渊 光纤环形激光器是一种线宽极窄的高相干光源， 具 有频率稳定、 增益方向性敏感等优点， 在温度传感 器、 窄 带 放 大 器、 相干光学通讯等领域有重要应
高非线性光子晶体光纤布里渊散射谱及温敏特性
高非线性光子晶体光纤布里渊散射谱及温敏特性黄民双;黄军芬【摘要】The theory that optical amplification of stimulated Brillouin scattering can be generated through interaction of two counter propagating laser beams in photonic crystal fiber is used. Varieties of Brillouin scattering spectrum and Brillouin frequency shift along with temperature are studied via experiments. The experiment results show that the photonic crystal fiber has a frequency shift of 9.795 GHz, a Brillouin spectrum width of 19 MHz and a frequency shift temperature coefficient of 1.33℃/MHz when the incident beam has a wavelength of 1 548 nm at temperature 25°C. Brillouin scattering spectrums of a high nonlinear photonic crystal fiber and a standard single-mode fiber are measured and discussed, and results are presented that the photonic crystal fiber has a narrower Brillouin scattering bandwidth and a stronger temperature dependence corresponding to the standard single-mode fiber, and the photonic crystal fiber can rum into a novel fiber sensing component for a distributed fiber Brillouin sensor.%利用光子晶体光纤中相向传播的两束激光之间的受激布里渊散射光放大作用原理,通过实验研究了光子晶体光纤中布里渊散射谱和布里渊频移随温度的变化特性,当入射激光在波长为1 548 nm、温度为25℃时,光子晶体光纤的受激布里渊散光相对于入射光移频量为9.795 GHz,布里渊谱线宽度为19 MHz,频移温度系数为1.33℃/MHz.对高非线性光子晶体光纤和普通单模光纤的布里渊散射谱分别进行了测量和讨论,结果表明:光子晶体光纤比普通单模光纤具有更窄的布里渊散射线宽和更强的温敏效应,可望成为分布式光纤布里渊传感器的新型光纤传感元件.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2011(038)011【总页数】5页(P6-10)【关键词】光子晶体光纤;布里渊光放大;布里渊频移;布里渊线宽;温度特性【作者】黄民双;黄军芬【作者单位】北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室,北京102617;北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室,北京102617【正文语种】中文【中图分类】TP911;O734由于石英光纤中自发布里渊散射光信号很微弱，且布里渊散射Stokes光相对于瑞利散射光的频移很小(在波长为1.55 nm处为1.086 MHz)，探测比较困难[1]，因此限制了分布式布里渊传感技术的发展和应用。
光子晶体光纤中的非线性光学效应研究
光子晶体光纤中的非线性光学效应研究随着光通信技术的迅猛发展，人们对于光纤传输的需求也越来越高。
传统的光纤在信息传输过程中存在着一些限制，比如光子衰减和色散等问题。
为了克服这些问题，科学家们开始研究光子晶体光纤。
光子晶体光纤是一种具有周期性折射率结构的光纤，其折射率的变化是周期性的。
这种特殊的结构使得光子晶体光纤具有很多独特的光学特性，其中之一就是非线性光学效应。
非线性光学效应是指当光强足够强时，光的传播行为会发生明显的变化。
在光子晶体光纤中，非线性光学效应可以通过调节光纤的结构和材料来实现。
这种效应可以用来实现光信号的调制、光谱的变换以及光信号的放大等功能。
一种常见的非线性光学效应是自相位调制（Self-phase modulation，SPM）。
在光子晶体光纤中，当光信号传播过程中光强发生变化时，光的相位也会随之发生变化。
这种现象可以用来实现光信号的调制，从而实现光通信中的光信号传输和处理。
除了自相位调制外，光子晶体光纤中还存在其他的非线性光学效应，比如光学散射、光学倍频和光学混频等。
这些效应可以用来实现光信号的转换和处理，从而提高光通信系统的性能。
光子晶体光纤中的非线性光学效应研究不仅仅局限于光通信领域，还涉及到其他领域的研究。
比如，在光子晶体光纤中，非线性光学效应可以用来实现光学传感器的设计和制造。
通过利用光子晶体光纤中的非线性光学效应，可以实现对于温度、压力、光强等物理量的高灵敏度检测。
此外，光子晶体光纤中的非线性光学效应还可以用于激光器和光学放大器的设计和制造。
通过调节光纤的结构和材料，可以实现光信号的放大和调制，从而提高激光器和光学放大器的性能。
光子晶体光纤中的非线性光学效应研究还面临着一些挑战。
首先，光子晶体光纤的制备和加工技术还不够成熟，制备出高质量的光子晶体光纤仍然存在一定的困难。
其次，光子晶体光纤中的非线性光学效应的理论研究还不够深入，需要进一步探索和理解。
总的来说，光子晶体光纤中的非线性光学效应研究具有重要的科学意义和应用价值。
光纤的非线性传输特性解析
光纤的⾮线性传输特性解析光纤的⾮线性传输特性⼀．简介光纤1. 光纤的历史早期的⼯作：为了得到低损耗的光纤早在19世纪，⼈们已经知道光纤中引导光传播的基本原理是全内反射。
在19世纪20年代制成了⽆包层的玻璃纤维。
直到20世纪50年代，才知道包层的使⽤能够改善光纤的特性，从⽽诞⽣了光纤光学这个领域。
20世纪60年代，当时主要为了利⽤光纤束传输图像，促使光纤领域迅速发展。
这些早期的光纤按现在的标准看具有很⾼的损耗，⽤当时最好的光学玻璃做成的光学纤维损耗也达到1000dB/km。
1966年⾼锟解决了⽯英光纤损耗的理论问题，提出了研制低损耗光纤的可能性。
1970年，美国康宁公司研制成功了第⼀根低损耗光纤，⽯英光纤的损耗下降到了20dB/km的⽔平。
随着光纤制造技术的进⼀步发展，到1979年，已将1.55un波长附近的损耗降低到约0.2dB/km。
低损耗光纤的获得，使得光纤中光传输时的⾮线性效应相对⽽⾔变得不可忽略。
早在1972年，已有⼈研究了单模光纤中的受激拉曼敞射和受激布⾥渊散射，这些上作促进了诸如光感应双折射、参量四波混频和⽩相位调制等其他⾮线性现象的研究。
1973年，有⼈提出了“通过⾊散和⾮线性效应的互作⽤将会导致光纤产⽣类孤⼦脉冲”这样⼀个重要结论。
1980年，在实验中观察到了光孤⼦，并在20世纪80年代导致了超短光脉冲的产⽣和控制⽅⾯的⼀些成就。
另⼀个同样重要的进展是将光纤⽤于光脉冲压缩和光开关。
1987年，利⽤光纤⾮线性效应的压缩技术已产⽣了短到6fs的脉冲。
⾮线性光纤光学领域在20世纪90年代继续得到发展，当在光纤中掺⼈稀⼟元素并⽤其制作放⼤器和激光器时，⼜增添了⼀个新的研究内容。
尽管早在1964年就开始制造光纤放⼤器，但仅在1987年以后才得到快速发展。
由于EDFA能⼯作在1.55um波长区并能补偿光纤通信系统的损耗，因此引起⼈们的极⼤关注。
到1995年，这种器件已达到商品化程度，EDFA的使⽤导致了多信道光波系统设计上的⾰命。
布里渊散射原理
布里渊散射原理布里渊散射是一种在光纤中产生的非线性光学效应，它在光纤通信系统中起到重要作用。
布里渊散射原理描述了光纤中声波引起的光的频移以及信号的强度变化现象。
本文将详细介绍布里渊散射的原理，以及它在光纤通信中的应用。
一、布里渊散射原理概述布里渊散射是一种非线性光学效应，它是由光纤中的声波引起的。
当光纤中的信号传输时，光束的部分能量会以声波的形式转化，并反向散射回来。
布里渊散射导致了光的频移，即光的频率发生了变化。
布里渊散射效应是一种非常微弱的现象，通常需要高功率的光泵浦才能够观察到。
二、布里渊散射的物理原理布里渊散射的物理原理可以通过光纤中的折射率引起的相位匹配条件来解释。
当光纤中的声波频率与光波频率之差等于声波频率本身时，相位匹配就会发生，从而引起布里渊散射。
具体而言，布里渊散射是通过声波在光纤中引起了折射率的周期性调制，这种调制导致了光波的散射。
声波的振幅在光纤中固定的周期性弯曲所产生的应力场引起了折射率的周期性变化。
这个变化会导致来自光泵浦的光在相应的频率下被散射，并形成布里渊散射光。
三、布里渊散射的应用1. 光纤传感布里渊散射可以应用于光纤传感领域。
通过测量布里渊散射的频移和强度变化，可以获得光纤中的温度和应变等信息。
这种基于布里渊散射的传感技术具有高精度、实时性强的特点，可应用于油气管道的监测、地震活动的监测等领域。
2. 光纤通信系统布里渊散射在光纤通信系统中也有重要应用。
在光纤中，布里渊散射可以引起信号的频移和损耗。
这种频移的特性可以用于光纤激光器的频率稳定和锁定。
此外，布里渊散射的损耗特性可以通过控制光的功率和频率来减小信号的非线性失真，从而提高通信系统的性能。
3. 光纤激光器布里渊散射也可以应用于光纤激光器中。
通过布里渊散射产生的频率移位可以实现光纤激光器的单模输出。
这种布里渊散射激光器具有较宽的频谱宽度和高的功率稳定性，可应用于激光雷达、光谱分析等领域。
四、结论布里渊散射是光纤中的一种非线性光学效应，它是由声波引起的。
光纤的色散与非线性效应
色散位移光纤
色散补偿光纤
中途谱反转
啁啾光纤光栅
5.
4.
3.
2.
1.
色散补偿技术
Control of Spectral Width
External cavity DBR laser: < .01 nm
Using more complex signal coding rather than simple OOK.
Principle
This spectral inversion is performed by a process called “optical phase conjugation”. Devices that change the wavelength using either 4-Wave Mixing or Difference requency Generation invert the spectrum as a biproduct of their wavelength conversion function. These can be used as spectral inverters if we can tolerate the wavelength shift involved.
Anomalous Dispersion Regime: the short wavelengths (blue end of the spectrum) travel faster than the long wavelengths (red end). After travel on a fibre the shorter wavelengths will arrive first. This is considered a negative chirp.
光纤布里渊 国标
光纤布里渊国标光纤布里渊（Brillouin）散射是光在光纤中发生非线性效应的一种形式。
它是由法国科学家布里渊（Léon Brillouin）在1922年首次提出的。
光纤布里渊散射广泛应用于光纤通信、光纤传感和光纤激光器等领域。
光纤布里渊散射是一种与光纤中的声子相互作用的现象。
声子是光纤中的一种振动模式，它可以通过光的强度和频率来描述。
当光在光纤中传输时，它会与声子相互作用，导致光的频率发生变化。
这种频率变化可以通过观察光的散射光谱来进行测量。
光纤布里渊散射可以分为两种类型：正常布里渊散射和反向布里渊散射。
正常布里渊散射是指光的频率降低，而反向布里渊散射是指光的频率升高。
这两种散射现象在光纤中同时存在，但是其发生的条件和机理有所不同。
光纤布里渊散射的发生需要满足一定的条件。
首先，光纤中必须存在一定的非线性效应，例如光纤的色散效应。
其次，光纤必须具有一定的长度，以便光与声子发生足够的相互作用。
最后，光的频率必须与声子的频率相匹配，才能引起布里渊散射。
光纤布里渊散射在光纤通信中有着重要的应用。
通过测量光的布里渊散射光谱，可以获取光纤中的温度和应变等信息。
这种基于布里渊散射的光纤传感技术具有高灵敏度、大量程和实时性的优点，广泛应用于油井、管道和桥梁等工程结构的监测中。
除了光纤传感，光纤布里渊散射还可以用于光纤激光器的谐振腔设计和光纤光源的频率稳定。
通过控制光纤布里渊散射的频率，可以实现光纤激光器的单模输出和频率锁定。
这对于光纤通信和光纤传感等应用来说非常重要。
光纤布里渊散射作为光纤中的一种非线性效应，具有重要的应用价值。
它在光纤通信、光纤传感和光纤激光器等领域都发挥着重要的作用。
未来随着光纤技术的不断发展，光纤布里渊散射将在更多领域展现出其巨大的潜力。
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高非 线性光子 晶体光纤布里
渊 散 射 谱 及 温 敏 特 性
黄 民双 ，黄军芬
（北 京石 油化 工学院 光机 电装备技术北 京市重点实验 室 ，北京 １２ １ ） ０ ６７ 摘要：利用光子晶体光纤 中相 向传播 的两束激光之 间的受激 布里 渊散射光放 大作用原理 ，通 过实验研 究 了光子晶 体光纤 中布里渊散射谱 和布里渊频移 随温度 的变化特性 ， 当入射 激光在 波长为 １ ４ ｎ 、温度为 ２ ￣ ８ ｌ ５ ｎ ５Ｃ时，光子晶
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体光纤的受激布里渊散 光相对 于入射 光移 频量 为 ９ ９ ｚ ． ５ ＧＨ ，布里 渊谱线 宽度 为 １ ｚ ７ ９ ＭＨ ，频移 温度 系数 为 １ ３ ． ３
￣／ ｚ 高非线性光子晶体 光纤和普通单模 光纤的布里 渊散射谱分 别进行 了测量和讨论 ，结果表 明： 子晶体 ＣＭＨ 。对 光 光纤 比 通单模 光纤具 有更窄的布里渊散射 线宽和 更强的温敏效应 ，可望成 为分布 式光 纤布里 渊传感 器的新型 光 普
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纤传感元件。
关键词：光子晶体 光纤；布里渊光放 大；布里 渊频移 ；布里 渊线 宽；温度特性 中图分类号：Ｔ ９ １ Ｐ １ ；０７４ ３ 文献标 志码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６ ／ｉ ｎ１ ０．０ Ｘ． １．１ ０ ｏ ：１．９ ９ ．ｓ ． ３５ １ ２ １１． ２ ｊｓ ０ ０ ０
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第３ ８卷第 １ 期 １
２１ 年 １ ０１ １月
光 电工 程
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Ｖｏ ． ８ Ｎｏ １ １ ， ．１ ３ Ｎｏ ， ０１ ｖ２ １
文章 编号 ： ห้องสมุดไป่ตู้０ — ０ Ｘ ２ １） １０ ０ — ５ ０ ３ ５ １ （０ １１— ０ ６ ０
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