多模光纖模間布里淵放大特性研究.pdf

1、多模光纖無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)注的問題。
　　多模光纖SBS涉及到多個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方面：一是以模式凈化等Stokes光模式形態(tài)規(guī)律為研究對象，二是以閾值及SBS抑制為對象。前者的研究往往忽略光纖中聲波的模式特性對光場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光在傳輸放大過程中模式形態(tài)的演化行為，可以斷定其對于解釋實驗中模式凈化或模式保持等現(xiàn)象是至關(guān)重要的。
　　本文針對不同模式間的SBS放大增益特性開展研究，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的動態(tài)過程。
　　首先，利用有限差分法，結(jié)合波導(dǎo)邊界條件，建立對任意折射率的圓對稱光纖模式的數(shù)值計算方法，并利用偏置激發(fā)光纖的高階模式實驗來驗證計算的正確性。在此基礎(chǔ)上，對聲場的波導(dǎo)方程進(jìn)行相應(yīng)的變換，從而利用類似的數(shù)值方法對聲波的模式特性進(jìn)行計算和分析，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，對光場與聲場的相互耦合作用關(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光的動態(tài)變化過程，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，對其不同模式間的SBS效應(yīng)進(jìn)行研究和計算，得到不同模式相互作用的布里淵增益譜(BGS)，并與國內(nèi)外已有的結(jié)果作比較，驗證計算模型的正確性。
　　本文實現(xiàn)了關(guān)于任意折射率光纖的光場與聲場模式特性的簡易可行的