多模光纤的布里渊散射谱特性研究及优化整形

摘要：

多模光纤中存在的多个自由度为大容量通信和多参量传感提供了可能,然而多模光纤中存在的高阶模不仅不稳定、易耦合和易辐射损耗,而且导致了布里渊增益谱畸变、谱宽展宽和布里渊增益峰值降低,严重劣化了系统的测量精度与传感可靠度.因此,研究多模光纤布里渊增益谱的特性和整形优化尤为重要.首先对多模光纤的布里渊频移和布里渊增益谱特性进行了理论研究,并与少模光纤、单模光纤进行对比.结果表明:多模光纤的布里渊频移与模式折射率及布里渊散射角有关,当布里渊散射角不变时,布里渊频移与模式群编号呈负相关;当模式群编号不变时,布里渊频移与布里渊散射角呈正相关.相比单模光纤,少模光纤与多模光纤由于受到高阶模的影响,布里渊增益峰值和布里渊频移较低,布里渊增益谱较宽.多模光纤中的高阶模最多,对应的布里渊增益峰值和布里渊频移最低,布里渊增益谱最宽.此外,分析并设计了两种基于单模光纤的多模光纤布里渊增益谱整形优化方法.搭建移频本地外差布里渊光时域反射系统,通过测量比较两种整形优化系统的布里渊增益谱宽及抗弯曲性能,以评估整形优化程度.实验结果表明:提出的两种整形优化方法不同程度地减小了多模光纤的布里渊增益谱宽,获取的布里渊增益谱有着良好的Lorenz拟合度,分别为0.974 47和0.987 89.利用单模环形器结合单模光纤对准熔接多模光纤的方法有更好的整形优化效果和抗弯曲性能,最小弯曲半径和布里渊增益谱宽分别为2.25 mm和53.12 MHz.

关键词：布里渊散射谱、多模光纤、谱整形、谱宽、抗弯曲性能

所属期刊栏目：43

分类号：TN253(光电子技术、激光技术)

资助基金：河北省自然科学基金;河北省自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;河北省省级科技计划项目

在线出版日期：2023-11-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：3559-3564