特殊因子渐变折射率光纤抑制受激布里渊散射的研究

The suppress of stimulated Brillouin scattering (SBS) which has been widely studied in recent years, is still a considerable problem to be resolved. The most applicable path is to improve the fiber directly, and to reduce the fiber’s Brillouin gain. The present method is firstly proposed to reduce the fiber’s SBS gain by changing the gradient index of graded index (GI) fiber. As a most common fiber in communication, the GI fiber is experienced and cheap to be produced. The research is expected to produce a GI fiber with better capacity of SBS suppress, and to avoid the problems of high cost and immature production technique and technology. Additionally, the present research, referred to a theoretical study and experimental study, expect to establish a three-dimensional SBS coupling wave.equation which is adaptable to analyze the intermodal SBS process and to provide the variation rule from fiber parameter to SBS gain. This project would provides very important theoretical basis and experimental reference to the study of SBS effect in multi-mode fibers.

光纤中受激布里渊散射（SBS）效应的抑制虽已历经多年研究，目前仍然是科学界亟待解决的技术难题。最具实用价值的SBS效应抑制方法无疑是直接对光纤进行改良，降低光纤的SBS增益。本项目首创性提出通过改变渐变折射率（GI）光纤渐变指数来降低光纤SBS增益的方法。GI光纤作为通信中最常用的光纤，其生产工艺成熟、制作成本低廉，此研究有望通过这种成熟工艺制备出具有较强SBS抑制能力的GI石英光纤，在有效抑制SBS的同时避免了特种光纤成本高昂、技术及工艺不成熟等问题。同时，本研究针对多模GI光纤进行理论乃至实验的深入研究，将建立适宜于分析多模光纤中模间SBS效应的三维SBS耦合波方程及相关理论体系，并提供多模光纤中SBS效应随光纤各参数变化的理论规律，为当今难以攻关的多模SBS效应研究提供重要的理论依据和实验参考，很具学术价值。

光纤中受激布里渊散射（SBS）效应的抑制虽已历经多年研究，目前仍然是科学界亟待解决的技术难题。本项目首创性提出通过改变渐变折射率光纤中渐变因子来降低光纤SBS增益的方法，旨在探索一种工艺成熟、成本低廉，具有较强SBS抑制效果且不影响光束传输的多模光纤。项目通过三年研究，取得了一定结果。. 理论上：1) 完成了多模光纤中非线性模式耦合方程的推导，建立了较为完整的多模光纤中SBS作用理论体系；2) 以理论体系为基础，完成了多模光纤SBS效应随光纤渐变因子及纤芯直径、数值孔径乃至传输光波长等各类参数变化规律的仿真研究，提出了特殊因子渐变折射率光纤的理论最佳值。3) 提出了空间-光纤耦合系统中控制透镜聚焦后光斑形态和大小的方法和构想。. 实验上：制备了少量特殊因子的渐变折射率光纤，研究了特殊因子渐变折射率发生光纤中SBS效应导致相位共轭或光束净化等现象的产生规律，验证了特殊因子渐变折射率光纤确实具有一定的SBS抑制能力且并不影响光束正常传输。. 随着光纤技术的快速发展，无论是光纤激光高功率化还是光纤传感、光纤通信等诸多研究都逐渐趋于向多模光纤靠近，而多模光纤模式众多难以剖析则成为了多模光纤研究的重要瓶颈。本项目的实施为多模光纤非线性效应的研究提供了重要的理论基础，同时也为多模光纤的制备和SBS效应的抑制提供了一种新的途径和方法。