受激布里渊散射(SBS)原理及优化

受激布里渊散射原理及优化YanChen4/10/2013Contents光纤的非线性1ClicktoaddTitle2ClicktoaddTitle34受激布里渊散射测试方法优化方法及结论引言SBS测试的意义消除干扰，必须清楚其产生原因，则弄清什么是受激布里渊散射以及如何减小受激布里渊散射对我们的影响，尤为重要。发生受激布里渊散射后，产生的受激布里渊散射光对入射光会造成串扰；对激光器产生干扰作用。光纤的非线性光场极化电磁波叠加线性：EP0非线性：....][3)3(2)2()1(0EEEP参量过程非参量过程：分子振动或声子参与起主动作用，不仅入射光场之间相互耦合，而且入射光场与物质激发态之间也存在耦合，如SBS。极化强度和电场强度的关系可以描述为：散射受激的散射过程斯托克斯光（）反斯托克斯光（）受激散射的物理机制频率为Vin的入射光子与介质相互作用，可以发射一频率为的光子和一个频率为的光学支声子，也可能吸收一个频率为的声子而产生一个频率为的光子。insinsinsins受激布里渊散射由于光子和分子的相互作用，当入射光过强时，光纤的二氧化硅晶格产生光散射，形成频率偏移散射波，入射光的部分能量转给了后向散射光。绝大部分输入光功率转换为后向散射的斯托克斯光波，这一非线性过程称为受激布里渊散射SBS(StimulatedBrillouinScattering)。SBS可以描述为：由于在较长的光纤中发射激光，如果超过某个临界功率，则由于线宽和光纤类型的原因，可能会发生强烈的反射，从而导致在光纤的反射端观测到的功率达到最大极限值。由于入射光功率很高，由光波产生的电磁伸缩效应在物质内激起超声波，入射光受超声波散射而产生的。主要原因SBS的阈值光功率：为布里渊增益系数，为纤芯有效面积、为有效作用长度纤芯有效面积：有效作用长度（即泵浦光与斯托克斯光相互作用长度）与光纤的单位长度衰减系数和光纤长度L有关,BPBeffeffBSBSLAgP142)]exp(1[1LLeffSAoeff2（为单模光纤模场半径））S0•布里渊增益系数•纤芯有效面积•有效作用长度•布里渊线宽•入射光线宽影响因素BPgBAeffLeffAeffLeffgB改善方法为了使光纤放大器的高输出功率能够有效地注入单模光纤，必须提高SBS门限功率。目前最能实现的方法是对信号光源作附加调制或对外调制器附加调相，使入射光的谱宽增大。改变Bias，使激光的折射率发生变化，而使入射光谱宽增大。改变Iea，使激光的啁啾发生变化，而使入射光谱宽增大。理论方法：通过改变EA，使激光器的啁啾改变选用谱宽较宽的Laser；Bias调制，改变激光的波长；介质折射率测试方法光环形器光环形器的作用就是可实现在一根光纤中利用同一波长的双向传输。光环形器的作用就是可实现在一根光纤中利用同一波长的双向传输。优化方法及结论优化方法：DC/DCPOWSETPOWSET在Bias处加一个小的调制电压激光器的折射率会随电流的变化而变化，从而导致谱宽展宽。实现方法：在POWSET处引人一飞线，接上一电阻，在其上加入方波或者正弦波。通过如下几种方法来实现，以选取最佳方案来提高SBS阈值光功率：1.加入幅度固定、频率变化的方波。2.加入幅度变化、频率固定的方波。3.加入幅度固定、频率变化的正弦波。4.加入幅度变化、频率固定的正弦波。测试过程一测试过程二加入同一幅度方波，改变频率，结果如下：结论：频率对SBS的阈值功率影响较大，在某一频率时，阈值功率越大；但频率对眼图劣化几乎无影响。10mV2kHz10mV5kHz10mV10kHz10mV50kHz10mV100kHz加波前FW方法加载方波加入频率固定方波，改变幅度，结果如下：加波前10mV2.5kHz结论：幅度变化对SBS的阈值功率影响不大，但幅度愈大，眼图劣化愈严重。20mV2.5kHz30mV2.5kHz40mV2.5kHz50mV2.5kHz杨宗纬唱歌好有感觉哦FW方法加载方波加入方波，改变频率，幅度不变，结果如下：硬件方法加载方波40mV0.5kHz100kohmDP=3.7440mV1kHz100kohmDP=3.5340mV2kHz100kohmDP=3.41加波前DP=3.75结论：频率对SBS的阈值功率影响较大，在某一频率时，阈值功率越大；频率对眼图劣化无影响，但频率越大，DP越小。40mV2kHz200kohmDP=3.59结论：幅度变化对SBS的阈值功率影响不大，但幅度愈大，眼图劣化愈严重，加入2kHz的方波，DP最小。频率、幅度综合考虑，加入40mV2kHz100kohm最佳。40mV2kHz100kohmDP=3.5340mV2kHz50kohmDP=3.74加入频率固定方波，改变幅度，结果如下：加波前DP=3.75硬件方法加载方波加入正弦波，改变频率，幅度不变，结果如下：加波前DP=3.7540mV0.5kHz100kohmDP=3.8140mV2kHz100kohmDP=3.640mV1kHz100kohmDP=4.0540mV4kHz100kohmDP=3.74结论：频率对SBS的阈值功率影响较大，在某一频率时，阈值功率越大；频率对眼图劣化几乎无影响。硬件方法加载正弦波加入正弦波，改变幅度，频率不变，结果如下：加波前40mV2kHz50kohmDP=3.6740mV2kHz200kohmDP=3.46结论：幅度变化对SBS的阈值功率影响不大，但幅度愈大，眼图劣化愈严重,DP越大；频率、幅度综合考虑，加入40mV2kHz100kohm的方波最佳。40mV2kHz100kohmDP=3.6改变前DP=3.75结论：先增大Iea，SBS阈值功率减小；再减小Iea，SBS阈值功率增大，在33mA时最佳，DP也最小。通过改变Iea，使激光啁啾发生变化，从而使SBS的阈值光功率有很大的提高。改变Iea观察SBS阈值光功率的变化ECO-P-46043ECO-P-46043Iea=38mADP=4.3Iea=37mADP=3.99Iea=33mADP=3.65Iea=32mADP=4.6Iea=30mADP=5.03加入方波、正弦波，SBS阈值光功率均有所提高，但加入方波，DP相对较小；加入方波、正弦波，眼图会劣化，为了平衡，则需要选取恰当的幅度和频率。改变Iea，在某一值处，SBS阈值光功率最大，DP最小；但改变Iea对SBS阈值光功率的影响无加入波形明显。结论