本文關(guān)鍵詞：多模光纖模間布里淵放大特性研究

  更多相關(guān)文章： 多模光纖 受激布里淵效應(yīng) 模式特性 布里淵增益譜

【摘要】：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,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數(shù)值計算方法,給出了異同模式間SBS效應(yīng)方程描述以及布里淵增益的計算結(jié)果,從而為多模光纖SBS效應(yīng)的進(jìn)一步研究和發(fā)展提供理論參考。
【關(guān)鍵詞】：多模光纖 受激布里淵效應(yīng) 模式特性 布里淵增益譜
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題研究的目的和意義8
• 1.2 多模光纖的應(yīng)用發(fā)展近況8-11
• 1.3 光纖SBS效應(yīng)在各領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用11-13
• 1.3.1 光纖中SBS效應(yīng)的抑制11-12
• 1.3.2 基于SBS效應(yīng)的光纖傳感技術(shù)12
• 1.3.3 光纖SBS效應(yīng)在其他方面的應(yīng)用12-13
• 1.4 多模光纖中SBS效應(yīng)的研究13-18
• 1.4.1 SBS效應(yīng)在多模光纖中的模間特性現(xiàn)象13-16
• 1.4.2 基于聲場波導(dǎo)特性的SBS效應(yīng)的研究16-17
• 1.4.3 多模光纖SBS研究現(xiàn)狀綜述17-18
• 1.5 本論文的工作18-19
• 第2章 光纖與SBS效應(yīng)的基本理論19-27
• 2.1 光纖的波動光學(xué)理論19-22
• 2.1.1 光纖的基本參數(shù)19-20
• 2.1.2 光纖的模式特性20-22
• 2.2 光纖中的SBS理論22-26
• 2.2.1 SBS效應(yīng)的一般描述22-23
• 2.2.2 SBS效應(yīng)的方程描述23-25
• 2.2.3 光纖中的SBS效應(yīng)25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 任意折射率光纖的光波及聲波模式數(shù)值解及特性研究27-41
• 3.1 光纖模式特性的數(shù)值求解27-34
• 3.1.1 光纖的模式數(shù)值求解方法27-31
• 3.1.2 光纖的模式截止特性和色散曲線31-34
• 3.2 少模光纖中的高階模式激發(fā)34-38
• 3.3 光纖中聲波場的模式特性38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 多模光纖模間SBS效應(yīng)的研究41-55
• 4.1 多模光纖中SBS效應(yīng)的方程描述41-46
• 4.2 多模光纖模間SBS效應(yīng)增益譜的模擬46-54
• 4.2.1 25μm SI光纖的波導(dǎo)特性與增益譜46-51
• 4.2.2 50μm GI光纖的波導(dǎo)特性和SBS增益譜51-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61

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本文編號：677021