优化方法及结论
优化方法：
POWSET
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。
DC/DC
POWSET
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。
改变Iea观察SBS阈值光功率的变化
ECO-P-46043
改变前 DP=3.75
Iea=38mA DP=4.3
Iea=37mA DP=3.99
Iea=33mA DP=3.65
Iea=32mA DP=4.6
Iea=30mA DP=5.03
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 结论： 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。
L
eff

1

[1 exp( L)]
影响 因素
•布里渊增益系数 g •纤芯有效面积 Aeff •有效作用长度 Leff •布里渊线宽 B •入射光线宽
P
B
理论方法：
选用谱宽 较宽的 Laser；
Bias调制，改 变激光的波长；
通过改变EA，使激 光器的啁啾改变
介质折射 率
改善 方法
受激布里渊散射原理及优化
Yan Chen 4/10/2013
Contents
1 2 3 4
光纤的非线性
Click to add Title 受激布里渊散射
Click to add Title 测试 方法
优化方法及结论
引言 SBS测试的意义
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。
(1)


E
( 2)

E E
( 3)
2

3
.பைடு நூலகம்..]
散射：散射分子或原子相互接近时，由于双方具有很强的相互 散射 斥力，迫使它们在接触前就偏离了原来的运动方向而分开。是 一种由传播介质的不均匀性引起的光线向四周射去的现象。
受激的 散射过程
引起光散射的介质的某种扰动（通常是介电常数），是由于光场的 存在通过非线性效应引起的。
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。
光纤的非线性
光场
介质
极化
偶极子
电磁波
总光场
叠加
极化强度和电场强度的关系可以描述为： 线性： P 0 E 非线性： P 0 [ 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。
测试过程一
测试过程二
FW方法加载方波
加入同一幅度方波，改变频率，结果如下：
加波前
10mV 2kHz
10mV 5kHz
10mV 10kHz
10mV 50kHz
10mV 100kHz
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。
FW方法加载方波 加入频率固定方波，改变幅度，结果如下：
结论
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。
加波前 DP=3.75
40mV 0.5kHz 100kohm DP= 3.81
40mV 1kHz 100kohm DP= 4.05
40mV 2kHz 100kohm DP= 3.6
40mV 4kHz 100kohm DP= 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。
杨宗纬唱歌好有感觉哦 加波前
10mV 2.5kHz
20mV 2.5kHz
30mV 2.5kHz
40mV 2.5kHz
50mV 2.5kHz
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。
硬件方法加载方波 加入方波，改变频率，幅度不变，结果如下：
加波前 DP=3.75
40mV 0.5kHz 100kohm DP=3.74
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。
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。
40mV 2kHz 100kohm DP=3.53
40mV 2kHz 200kohm DP=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40mV 2kHz 100kohm最佳。
硬件方法加载正弦波
加入正弦波，改变频率，幅度不变，结果如下：
加入正弦波，改变幅度，频率不变，结果如下：
加波前
40mV 2kHz 50kohm DP=3.67
40mV 2kHz 100kohm DP= 3.6
40mV 2kHz 200kohm DP=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40mV 2kHz 100kohm的方波最佳。
40mV 1kHz 100kohm DP=3.53
40mV 2kHz 100kohm DP=3.41
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。
硬件方法加载方波
加入频率固定方波，改变幅度，结果如下：
加波前 DP=3.75
40mV 2kHz 50kohm DP=3.74
PSBS 42
B
1
g

B
A L
eff



B

eff



P
B
g 为布里渊增益系数， Aeff 为纤芯有效面积、Leff 为有效作用长度
2 纤芯有效面积：Aeff S o （ S 为单模光纤模场半径）） 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
0
位长度衰减系数 和光纤长度L有关,
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 s in 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 s in 的光子。


斯托克斯光（ s in ）
反斯托克斯光（

主要原因
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。 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。
SBS的阈值光功率：
s in

）
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(Stimulated Brillouin Scattering)。