Нелинейные явления в оптоволоконных интерферометрах при малых мощностях излучения в световоде

• Автор: Булгакова, Софья Александровна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Нелинейно-оптические явления в волоконных световодах

1.1 Распространение излучения в одномодовых волоконных

световодах

1.2 Характеристики оптической нелинейности в волоконных

световодах

1.3 Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР) в волоконных

световодах

1.4 Вынужденное рассеяние Мандельштама Бриллюэна (ВРМБ) в

волоконных световодах

Глава 2. Волоконно-оптические интерферометры
2.1 Оптоволоконная интерферометрия
2.2 Пассивные компоненты оптических интерферометров
2.3 Двухлучевые оптоволоконные интерферометры. Интерферометр Маха-
Цендера
2.4 Многолучевые интерферометры. Интерферометр Фабри-Перо
Глава 3. Полупроводниковые лазерные источники излучения
3.1 Полупроводниковые источники излучения для оптоволоконных приборов и BOJIC
3.2 Лазеры с распределенной обратной связью (DFB-лазеры) и лазеры с
вертикальной резонаторной полостью и излучающей поверхностью
(VCSEL)

3.3 Лазеры с внешними распределенным отражателями (РБЗ-лазеры)
3.4 Исследования когерентных (спектральных) характеристик промышленных одночастотных полупроводниковых РБЗ-лазеров
Глава 4. Экспериментальные исследования нелинейно-оптических явлений в волоконных интерферометрах
4.1 Четные гармоники сигнала биений на выходе оптоволоконного интерферометра Маха-Цендера без использования АОМ
4.2 Низкочастотные сигналы биений на выходе волоконного интерферометра при вынужденном рассеянии Манделынтама-Бриллюэна.
Глава 5. Компьютерное моделирование низкочастотных биений на выходе двухлучевого интерферометра Маха-Цендера
Заключение
Библиографический список
Приложение
Приложение

Введение
В последние годы, вследствие широкого использования оптоволоконных элементов в оптических системах передачи и обработки информации, а также в измерителях и датчиках физических полей и перемещений, всесторонние исследования нелинейных явлений в волоконных световодах приобрели высокую актуальность. Долгое время наибольшее внимание исследователей и разработчиков уделялось явлениям нелинейного усиления и вынужденного рассеяния Манделылтама-Бриллюэна (ВРМБ) в световодах при сравнительно больших, свыше 1.5-2.0 мВт, мощностях излучения, распространяющегося в оптоволокне. Было установлено, что ВРМБ является причиной межканальных помех в ВОЛС с «плотным» спектральным уплотнением (DWDM); где этот вид рассеяния ограничивает допустимую мощность применяемых источников оптического излучения и тем самым дальность связи. ВРМБ также является источником шумов волоконных излучателей (лазеров) на основе резонатора Фабри-Перо, оно понижает точность измерений многих типов высокочувствительных оптоволоконных датчиков физических полей и перемещений. В настоящей диссертационной работе экспериментально установлена существенная роль ВРМБ при низких, менее 1 мВт, мощностях оптического излучения в волоконных интерферометрах, при этом впервые наблюдались низкочастотные биения, обусловленные ВРМБ-усилением, на выходе стационарных (без режима фазовой модуляции) волоконных интерферометров. Экспериментальные и теоретические результаты, полученные в диссертационной работе, важны при решении проблем повышения чувствительности различных волоконно-оптических измерительных устройств, основанных на использовании волоконных интерферометров, а также при оптимизации режимов работы ВОЛС со спектральным уплотнением. Флоч и Камбон теоретически оценивают порог ВРМБ и рассматривают уравнения процесса для стандартных одномодовых оптических волокон (2003, [13]) В работах
где Кш,- числовое значение, зависящее как от поляризационного состояния волны, так еще от ряда факторов. Минимальное значение составляет 1, типовое для большинства практических приложений - 2. График
зависимости порога ВКР от длины оптоволокна представлен на рис. 8.
ВКР представляет собой значительно меньшую проблему для ВОЛС в сравнении с ВРМБ, поскольку не ограничивает величину оптической мощности, вводимой в волокно. Важным применением явления ВКР в световодах стало развитие волоконных ВКР-лазеров. Такие лазеры не только имеют более низкий порог, чем однопроходное ВКР, но и могут перестраиваться в широком частотном диапазоне (-1 ОТГц).
На рис. 6 схематически показан волоконный ВКР-лазер. Отрезок одномодового световода помещен внутрь резонатора Фабри-Перо, образованного частично отражающими зеркалами М1 и М2. Резонатор обеспечивает резонансную частотно-избирательную обратную связь для стоксова излучения, возникающего в световоде благодаря ВКР. Внутрирезонаторная призма позволяет перестраивать длину волны лазерного излучения путем поворота зеркала М2. Порог генерации лазера соответствует мощности накачки, при которой комбинационное усиление за обход

0 20 40 60 60 100
Физ ическая дайна Т, км
Рис. 5. Зависимость порога ВКР от длины оптоволкна.[92]