1、受激布里淵散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)是泵浦光、斯托克斯光通過聲波進(jìn)行的非線性過程。光纖中的SBS所需要的閾值遠(yuǎn)低于受激拉曼散射(SRS),是光纖中的主要非線性現(xiàn)象。光纖中的SBS非線性效應(yīng),在相位共軛、光纖傳感、微波光子學(xué)、光可控延遲以及光纖激光器等方面有著廣泛的應(yīng)用。
　　 光纖中基于SBS的可控慢光因?yàn)榫哂泄β书撝档汀⑷核俣妊舆t易控、工作波長(zhǎng)可調(diào)諧、易于同現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)集成等優(yōu)

2、點(diǎn),是光纖中慢光研究的熱點(diǎn)?？烧{(diào)諧多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖激光器將光纖中的SBS非線性放大同摻鉺光纖的線性放大相結(jié)合得到室溫穩(wěn)定的多波長(zhǎng)輸出,具有波長(zhǎng)間隔一致、線寬窄、功率譜相對(duì)平坦等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本論文是在天津市自然科學(xué)基金(No.08JCYBJC14400),天津市科技支撐重點(diǎn)項(xiàng)目(No.07ZCKFGX00200),國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(NO.60572018)的支持下完成的。主要內(nèi)容包括:
　　 1.對(duì)光纖中基于

3、SBS的可控慢光和基于SBS的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。對(duì)光纖中SBS機(jī)理進(jìn)行了闡述,并從SBS耦合波方程出發(fā),理論研究了光纖中基于SBS的慢光和快光。對(duì)SBS慢光延遲的穩(wěn)態(tài)小信號(hào)解析解進(jìn)行了理論研究。
　　 2.對(duì)高非線性光子晶體光纖作為SBS慢光介質(zhì)進(jìn)行了研究。通過理論分析得到,具有小模場(chǎng)面積的光子晶體光纖作為慢光介質(zhì)可以提高慢光系統(tǒng)的延遲效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在高非線性光子晶體光纖作為慢光介質(zhì)的系統(tǒng)中,5

4、0 ns脈沖信號(hào)獲得了33 dB的布里淵增益,脈沖延遲了30 ns,延遲效率達(dá)到了0.0046 ns/mW/m,是普通單模光纖的13.7倍。
　　 3.設(shè)計(jì)研制了一種新型的環(huán)形腔可調(diào)諧多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖激光器。提出利用一個(gè)3 dB耦合器的兩端連接增益介質(zhì),并結(jié)合另一個(gè)端口的光纖環(huán)鏡形成反饋、實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化了激光器結(jié)構(gòu)、降低了腔內(nèi)的損耗。雙向布里淵泵浦結(jié)構(gòu)有效的降低了激光器閾值功率和加強(qiáng)了多波長(zhǎng)的產(chǎn)生。在1480 nm最大

5、泵浦功率110 mW時(shí),激光器獲得了13 nm調(diào)諧范圍內(nèi)平均21個(gè)波長(zhǎng)的輸出。
　　 4.設(shè)計(jì)研制了一種基于光子晶體光纖的可調(diào)諧多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖激光器。激光器采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的環(huán)形腔,用一個(gè)耦合器實(shí)現(xiàn)布里淵泵浦光的導(dǎo)入和多波長(zhǎng)激光的輸出。利用70 m長(zhǎng)的低損耗的高非線性光子晶體光纖作為布里淵增益介質(zhì),縮短了腔長(zhǎng),便于集成。在布里淵泵浦信號(hào)3 dBm,1480 nm泵源泵浦功率30 mW情況下,獲得了可調(diào)諧范圍25 nm的3波長(zhǎng)激

6、光輸出。當(dāng)1480 nm泵源泵浦功率增加到最大110 mW時(shí),實(shí)現(xiàn)了調(diào)諧范圍10 nm,波長(zhǎng)間隔為0.078 nm的10個(gè)波長(zhǎng)激光輸出。
　　 5.設(shè)計(jì)研制了環(huán)形和線形寬帶可調(diào)諧多波長(zhǎng)布里淵摻鉺光纖光源。提出利用光纖中的SBS效應(yīng)產(chǎn)生反方向傳輸?shù)乃雇锌怂剐盘?hào)將光信號(hào)返回腔中的結(jié)構(gòu),消除了腔內(nèi)自激模的影響,使光源的調(diào)諧帶寬僅由摻鉺光纖放大器的帶寬和布里淵泵浦信號(hào)的調(diào)諧范圍決定。其中,線形結(jié)構(gòu)采用布里淵泵浦信號(hào)前置雙次放大的結(jié)構(gòu),有