CN107994458A - 一种在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，所述方法运用了磁致旋光效应，具体为：金属螺线管均匀缠绕于空心金属管外部；光纤拉曼放大系统置于空心金属管内；泵浦光和拉曼信号光注入光纤拉曼放大系统；金属螺线管通以电流，使空心金属管内产生磁场，且磁场作用于光纤拉曼放大系统中的线性偏振光。本发明泵浦光、拉曼信号光和布里渊散射光受磁致旋光效应的影响，可在不影响拉曼放大的情况下实现布里渊散射的抑制，进而提高光纤拉曼放大系统的拉曼增益效率。

Description

一种在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法
技术领域
本发明涉及拉曼光纤激光器和放大器技术领域，特别是一种在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法。
背景技术
光学非线性效应对高功率光纤激光器和放大器的运行有显著影响。在光纤中，利用物质的受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)效应产生光增益的光纤拉曼放大(Fiber Raman Amplification,FRA)系统，能有效获得其它手段(如稀土掺杂的增益光纤等)不易得到的输出波长。但同一光纤系统中，同时存在相互竞争的各种光学非线性散射过程，其阈值各不相同；特别是受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)，其阈值一般比SRS过程低两个数量级，将在很大程度上限制SRS的产生，也就限制了拉曼输出功率的放大提升。因此对于FRA系统，SBS效应将造成能量损失，为首要抑制的非线性散射。
光纤可作为非线性拉曼散射的增益介质，前向泵浦光注入后，经拉曼增益放大，纤芯内形成向前散射的SRS信号光；同时，纤芯内也出现后向的自发布里渊散射，经布里渊增益放大形成SBS，和SRS形成增益竞争，强烈影响拉曼输出信号。在影响SRS和SBS效率的诸多因素中，除增益介质外，泵浦光和散射光的偏振态重叠程度，也将直接影响拉曼放大系统的效率。对于线性偏振光的情况，当泵浦光与拉曼信号光(或布里渊散射光)平行偏振时，SRS的增益(拉曼增益)和SBS的增益(布里渊增益)均最大；而当泵浦光与拉曼信号光(或布里渊散射光)正交偏振时，增益最小。
众所周知的法拉第磁致旋光效应，可以旋转入射线偏振光的方向，并且其旋转方向仅与磁场方向有关，而与光传播方向无关。外磁场作用下，所有线性偏振光经过一段距离后，均偏转一定角度。假设在拉曼放大系统的入射端，使得拉曼信号光和泵浦光的线偏振态对准，则在外磁场作用下，前向的拉曼信号光与泵浦光，二者偏振态同时同向产生旋转，拉曼增益保持最大；而后向散射的布里渊散射光与前向传播的泵浦光，二者偏振方向可以产生分离，使得布里渊增益降低，SBS信号得到减弱。
在现有的拉曼光纤放大(FRA)系统中，尽管抑制SBS效应的理论和技术手段繁多，却均存在一定缺陷，难以确保FRA系统既有效地实现前向拉曼放大，又有效地抑制后向布里渊散射。在各种技术手段中，改变光纤纵向应力梯度、温度梯度，易造成光纤老化、折断；窄线宽多频放大技术，则需要多个频率相近的窄线宽激光种子源，成本高昂；利用高功率种子光引发自相位调制，也可实现多频放大，但泵浦能量损失严重，斜率效率低；对于光纤串联技术，则因光纤材料和掺杂材料种类有限，同样具有很高的技术难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，利用法拉第磁致旋光效应旋转偏振态，提高FRA系统的拉曼增益效率。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，所述方法运用了磁致旋光效应，具体为：金属螺线管均匀缠绕于空心金属管外部；光纤拉曼放大系统置于空心金属管内；泵浦光和拉曼信号光注入光纤拉曼放大系统；金属螺线管通以电流，使空心金属管内产生磁场，且磁场作用于光纤拉曼放大系统中的线性偏振光。
进一步地，所述空心金属管两端开放。
进一步地，所述光纤拉曼放大系统为具有磁致旋光效应的光纤，以单束或多束盘绕于空心金属管内，并从空心金属管的两端开口进入和引出。
作为一种实施例，所述空心金属管的形状为非闭合的空心圆环。
进一步地，所述光纤拉曼放大系统的一端，有线性偏振的拉曼信号光和与其平行线性偏振的泵浦光注入，二者行进方向相同。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)结构简单紧凑，外磁场引发的磁致旋光效应可使磁场中的线性偏振光的振动方向偏转，布里渊散射光与泵浦光的偏振角可分离，进而抑制布里渊散射；(2)光纤可从空心金属管内通过，且可多圈盘绕，增长光增益长度，并且该光纤放大系统便于同其他光纤模块熔接；(3)泵浦光、拉曼信号光和布里渊散射光受磁致旋光效应的影响，可在不影响拉曼放大的情况下实现布里渊散射的抑制。
附图说明
图1是其中一种可应用本发明方法的光纤拉曼放大系统的结构示意图。
图2是本发明方法的原理图，其中(a)是前向行进的泵浦光，(b)是前向行进的拉曼信号光，(c)是后向行进的布里渊散射光，(d)是(c)中框内的局部状况图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
结合图1，本发明在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，所述方法运用了磁致旋光效应，具体为：金属螺线管1均匀缠绕于空心金属管2外部；光纤拉曼放大系统3置于空心金属管2内；泵浦光和拉曼信号光注入光纤拉曼放大系统3；金属螺线管1通以电流，使空心金属管2内产生磁场，且磁场作用于光纤拉曼放大系统3中的线性偏振光。其有益效果是，结构简单紧凑，外磁场引发的磁致旋光效应可使磁场中的线性偏振光的振动方向偏转，布里渊散射光与泵浦光的偏振角可分离，进而抑制布里渊散射。
进一步地，所述空心金属管2两端开放，其形状可以是，但不限于非闭合的空心圆环。其有益效果是，光纤可从空心金属管2内通过，且可多圈盘绕，增长光增益长度。
进一步地，所述光纤拉曼放大系统3为具有磁致旋光效应的光纤，以单束或多束盘绕于空心金属管2内，并从空心金属管2的两端开口进入和引出。其有益效果是，该光纤放大系统便于同其他光纤模块熔接。
进一步地，所述光纤拉曼放大系统3的一端，有线性偏振的拉曼信号光和与其平行线性偏振的泵浦光注入，二者行进方向相同。其有益效果是，泵浦光、拉曼信号光和布里渊散射光受磁致旋光效应的影响，可在不影响拉曼放大的情况下实现布里渊散射的抑制。
结合图2，本发明在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法原理图，四幅子图是在磁场作用下，光纤拉曼放大系统中的各种线性偏振光的偏振态变化情况，其中(a)是前向行进的泵浦光，(b)是前向行进的拉曼信号光，(c)是后向行进的布里渊散射光，(d)是(c)的局部状况；具体的工作原理如下：
圆环状的空心金属管2的两端开口处，延伸出的具有磁致旋光效应的光纤，作为光纤拉曼放大系统3，其两端分别为输入端和输出端。输入端与光隔离器、泵浦光、种子光等光纤输入模块熔接，输出端与光隔离器、下一级放大器等光纤输出模块熔接，构成完整的光纤拉曼放大系统。此外，输出端也可不熔接。
金属螺线管1缠绕于空心金属管2外部，调整通电电流大小及其产生的磁感应强度大小。具有磁致旋光效应的光纤盘绕于空心金属管2的空腔内，则金属螺线管1和空心金属管2可为光纤提供磁场，光纤纤芯内的光传播方向与磁感应强度方向一致。法拉第磁致旋光效应的磁致旋光方向仅与磁场方向有关，而与光传播方向(Z轴正向)无关。磁场中，线性偏振光E的振动方向将在XY平面内产生偏转，偏转角α与磁感应强度大小B和有效作用长度L成正比：α＝VBL，其中V为光纤材料的Verdet常数。
线性偏振的拉曼信号光，从光纤拉曼放大系统3的一端(左、右均可)注入光纤，并向前行进；与拉曼信号光平行线性偏振的泵浦光，从光纤拉曼放大系统3的同一端注入光纤，与拉曼信号光同向行进。光纤中将出现后向散射的布里渊散射光和前向散射的拉曼信号光。
当泵浦光与拉曼信号光(或布里渊散射光)平行偏振时，拉曼增益(或布里渊增益)最小；当泵浦光与拉曼信号光(或布里渊散射光)正交偏振时，拉曼增益(或布里渊增益)最大。线性偏振的泵浦光可激发出线性偏振的拉曼信号光(或布里渊散射光)，在其激发处，拉曼信号光(或布里渊散射光)与泵浦光平行偏振，增益最大。
泵浦光激发出的布里渊散射光，沿光纤纵向向后行进，但二者偏振态的初始态一致。在磁场中，因磁致旋光效应，布里渊散射光的振动方向也将偏转，且其与泵浦光的振动方向之间存在一个夹角。随着向后行进的距离越远，夹角越大，因而布里渊散射光与泵浦光的偏振态产生分离(不再保持平行偏振)。布里渊增益与该夹角直接相关：当布里渊散射光与泵浦光的偏振态正交(该夹角为90°)时，布里渊增益最小；当布里渊散射光与泵浦光的偏振态平行(该夹角为0°或180°)时，布里渊增益最大。从而，布里渊增益将呈现出沿光纤纵向变化的特性，并具有周期性。磁致旋光效应使布里渊增益产生周期性变化，而周期性变化的布里渊增益将减弱布里渊散射，因此可抑制后者。
同样在该磁场中，拉曼信号光与泵浦光的偏振态的初始态一致。传播过程中，由于二者均向前行进，所以二者振动方向的偏转方向及偏转角都相同，偏振态可保持一致，拉曼增益保持最大效率，拉曼散射得到放大。放大后的拉曼信号光从光纤拉曼放大系统3的另一端输出。

Claims (5)

1.一种在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，其特征在于，所述方法运用了磁致旋光效应，具体为：金属螺线管(1)均匀缠绕于空心金属管(2)外部；光纤拉曼放大系统(3)置于空心金属管(2)内；泵浦光和拉曼信号光注入光纤拉曼放大系统(3)；金属螺线管(1)通以电流，使空心金属管(2)内产生磁场，且磁场作用于光纤拉曼放大系统(3)中的线性偏振光。
2.根据权利要求1所述的在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，其特征在于，所述空心金属管(2)两端开放。
3.根据权利要求1或2所述的在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，其特征在于，所述光纤拉曼放大系统(3)为具有磁致旋光效应的光纤，以单束或多束盘绕于空心金属管(2)内，并从空心金属管(2)的两端开口进入和引出。
4.根据权利要求1或2所述的在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，其特征在于，所述空心金属管(2)的形状为非闭合的空心圆环。
5.根据权利要求3所述的在光纤拉曼放大系统中抑制布里渊散射的方法，其特征在于，所述光纤拉曼放大系统(3)的一端，有线性偏振的拉曼信号光和与其平行线性偏振的泵浦光注入，二者行进方向相同。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115395359A (zh) * 2022-10-28 2022-11-25 中国航天三江集团有限公司 一种抑制光纤sbs效应的方法及装置
CN115548857A (zh) * 2022-11-07 2022-12-30 中国航天三江集团有限公司 一种智能调节光纤sbs阈值系统及方法
CN115642467A (zh) * 2022-12-23 2023-01-24 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种光纤激光器受激布里渊散射效应抑制方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102087453A (zh) * 2010-12-13 2011-06-08 华北电力大学（保定） 利用磁光效应的受激布里渊散射抑制装置和方法
CN102314041A (zh) * 2011-09-01 2012-01-11 华北电力大学（保定） 光纤中受激布里渊散射的抑制方法
CN102608829A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 华北电力大学（保定） 光纤中抑制脉冲激光束受激布里渊散射的较佳方法
CN102608827A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 华北电力大学（保定） 利用磁光效应抑制脉冲激光束受激布里渊散射的装置和方法
CN103728539A (zh) * 2014-01-23 2014-04-16 华北电力大学（保定） 基于分布式光纤测温的电缆电气故障仿真分析方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102087453A (zh) * 2010-12-13 2011-06-08 华北电力大学（保定） 利用磁光效应的受激布里渊散射抑制装置和方法
CN102087453B (zh) * 2010-12-13 2013-10-23 华北电力大学（保定） 利用磁光效应的受激布里渊散射抑制装置和方法
CN102314041A (zh) * 2011-09-01 2012-01-11 华北电力大学（保定） 光纤中受激布里渊散射的抑制方法
CN102314041B (zh) * 2011-09-01 2013-09-25 华北电力大学（保定） 光纤中受激布里渊散射的抑制方法
CN102608829A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 华北电力大学（保定） 光纤中抑制脉冲激光束受激布里渊散射的较佳方法
CN102608827A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 华北电力大学（保定） 利用磁光效应抑制脉冲激光束受激布里渊散射的装置和方法
CN102608827B (zh) * 2012-03-22 2014-09-10 华北电力大学（保定） 利用磁光效应抑制脉冲激光束受激布里渊散射的装置和方法
CN102608829B (zh) * 2012-03-22 2015-10-07 华北电力大学（保定） 光纤中抑制脉冲激光束受激布里渊散射的较佳方法
CN103728539A (zh) * 2014-01-23 2014-04-16 华北电力大学（保定） 基于分布式光纤测温的电缆电气故障仿真分析方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115395359A (zh) * 2022-10-28 2022-11-25 中国航天三江集团有限公司 一种抑制光纤sbs效应的方法及装置
CN115395359B (zh) * 2022-10-28 2023-03-10 中国航天三江集团有限公司 一种抑制光纤sbs效应的方法及装置
CN115548857A (zh) * 2022-11-07 2022-12-30 中国航天三江集团有限公司 一种智能调节光纤sbs阈值系统及方法
CN115548857B (zh) * 2022-11-07 2023-03-10 中国航天三江集团有限公司 一种智能调节光纤sbs阈值系统及方法
CN115642467A (zh) * 2022-12-23 2023-01-24 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种光纤激光器受激布里渊散射效应抑制方法及系统
CN115642467B (zh) * 2022-12-23 2023-03-28 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种光纤激光器受激布里渊散射效应抑制方法及系统

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