【摘要】：受激布里淵散射(SBS)是光纖中一種重要的非線性效應(yīng)。由于其具有極窄的增益帶寬,在光纖通信與傳感中常被用作有源光學(xué)濾波器。本論文著重討論了基于SBS效應(yīng)的有源光學(xué)濾波器(SBS-AOF)的偏振特性,在此基礎(chǔ)上探求了偏振態(tài)操控對(duì)基于SBS-AOF的超高分辨率光譜測(cè)量技術(shù)性能提升作用。此外還利用前述超高分辨率光譜測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)了偏振模色散的測(cè)量。論文主要工作包括:(1)從描述SBS效應(yīng)中信號(hào)光和泵浦光互作用機(jī)制的電場(chǎng)矢量微分方程出發(fā),使用光纖的隨機(jī)串聯(lián)波片模型對(duì)隨機(jī)雙折射光纖中SBS效應(yīng)的偏振特性進(jìn)行了理論分析和仿真計(jì)算。結(jié)果表明SBS過(guò)程帶來(lái)的增益會(huì)隨輸入信號(hào)偏振態(tài)有規(guī)律的變化,并且會(huì)使得輸出信號(hào)的偏振態(tài)最終偏向能夠獲得最大增益的方向,即發(fā)生偏振牽引效應(yīng)。當(dāng)信號(hào)光和泵浦光輸入偏振態(tài)一定時(shí),SBS峰值增益具有一定的波長(zhǎng)相關(guān)性,但是增益變化在較小的波長(zhǎng)范圍內(nèi)并不明顯。(2)給出了一種利用偏振牽引效應(yīng)來(lái)改善基于SBS-AOF的超高分辨率光譜測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的方法,對(duì)這種方法的實(shí)際效果及適用性進(jìn)行研究與探討。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),該方法在測(cè)量功率較大并且光譜較窄的光信號(hào)時(shí),對(duì)動(dòng)態(tài)范圍有較大的提升。在泵浦功率為8dBm時(shí),使用該方法測(cè)量功率為-1dBm的100MHz正弦波調(diào)制光信號(hào),測(cè)量光譜動(dòng)態(tài)范圍可提升8dB。(3)基于前述的超高分辨率光譜測(cè)量裝置,實(shí)驗(yàn)研究了偏振模色散的測(cè)量方法。利用SBS-AOF增益的偏振相關(guān)特性,測(cè)量在六種特定的泵浦光偏振態(tài)情況下的超高分辨率光譜,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)斯托克斯參量的獲取。依托自行開(kāi)發(fā)的算法計(jì)算得到偏振模色散矢量。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)保偏光纖一階偏振模色散的測(cè)量。
[Abstract]:Stimulated Brillouin scattering (SBS) is an important nonlinear effect in optical fiber. Because of its narrow gain bandwidth, it is often used as an active optical filter in optical fiber communication and sensing. In this paper, the polarization characteristics of active optical filter (SBS-AOF) based on SBS effect are discussed, and the effect of polarization manipulation on the performance of ultra-high resolution spectral measurement based on SBS-AOF is explored. In addition, the polarization mode dispersion (PMD) is measured by using the above-mentioned ultra-high-resolution spectrometer. The main work of this paper is as follows: (1) starting from the electric field vector differential equation which describes the interaction mechanism of signal and pump light in SBS effect, The polarization characteristics of SBS effect in random birefringent fiber are theoretically analyzed and simulated by using the random series wave plate model of optical fiber. The results show that the gain of the SBS process varies regularly with the polarization state of the input signal, and the polarization state of the output signal will eventually deviate to the direction in which the maximum gain can be obtained, that is, the polarization traction effect will occur. When the input polarization state of the signal and pump light is constant, the peak gain of SBS has a certain wavelength correlation. However, the gain change is not obvious in a small wavelength range. (2) A method is proposed to improve the dynamic range of ultra-high resolution spectral measurement system based on SBS-AOF by using polarization traction effect. The practical effect and applicability of this method are studied and discussed. The experimental results show that the proposed method can improve the dynamic range of optical signals with high power and narrow spectrum. When the pump power is 8dBm, using this method to measure the sinusoidal modulated optical signal of 100MHz with power of-1dBm, the dynamic range of measurement spectrum can be increased by 8 dB. (3) based on the ultra-high resolution spectral measurement device, The measurement method of polarization mode dispersion (PMD) is studied experimentally. Based on the polarization correlation characteristics of SBS-AOF gain, the ultra-high resolution spectra of six specific pump states are measured, and the Stokes parameters are obtained. The polarization mode dispersion vector is calculated by the self-developed algorithm. Thus, the first order polarization mode dispersion of polarization maintaining fiber is measured.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN713

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本文編號(hào)：2367456