矢量受激布里淵散射特性及其應用的理論與實驗研究.pdf

1、受激布里淵散射是光纖中主要的非線性效應之一，基于受激布里淵散射能量轉(zhuǎn)移和相位改變的矢量特性，其在光纖傳感和微波光子信號處理領域得到廣泛的應用。矢量受激布里淵散射相關特性對基于矢量受激布里淵散射的應用系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)至關重要，但目前尚無對其全面研究的報道。為了充分、靈活地利用矢量受激布里淵散射特性，有必要對其進行全面的研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴理論分析和實驗研究了基于受激布里淵散射的布里淵光時域分析系統(tǒng)性能優(yōu)化的關鍵技術。對

2、布里淵光時域分析系統(tǒng)的偏振特性進行理論分析，實驗證明了擾偏器對系統(tǒng)偏振噪聲的降低和布里淵頻移測量準確度的提高;對布里淵光時域分析系統(tǒng)的功率特性進行理論和實驗分析，得到系統(tǒng)的功率優(yōu)化策略;對多波長布里淵光時域分析系統(tǒng)進行理論分析，實驗證明了多波長光信號的引入對系統(tǒng)信噪比和布里淵頻移測量準確度的提高;實驗證明了自外差檢測方案的引入和擾偏器位置的選擇對系統(tǒng)信噪比的提高和性能的優(yōu)化。
　?、评碚摲治龊蛯嶒炑芯苛耸噶渴芗げ祭餃Y散射特性。建立

3、了矢量受激布里淵散射數(shù)學模型，設計并搭建了基于外差泵浦-探測技術的實驗系統(tǒng)，對矢量受激布里淵散射響應譜進行了入射光功率、光纖作用長度和光源譜寬依賴特性的理論分析和實驗測量，得到了矢量受激布里淵散射響應譜與入射泵浦光功率、光纖作用長度和光源譜寬的線性依賴關系以及探測光對矢量受激布里淵散射響應譜的影響;分析了光纖中色散和多種非線性效應對矢量受激布里淵散射相移譜的影響;采用基于泵浦-探測技術的實驗系統(tǒng)測量了雙端入射增益型和損耗型受激布里淵散射

4、閾值，提出了寬功率范圍的基于拐點法的增益型受激布里淵散射閾值定義方法和基于最小值法的損耗型受激布里淵散射閾值定義方法，并研究了探測光對雙端入射受激布里淵散射閾值的影響，比較了兩種機理下雙端入射受激布里淵散射閾值對矢量受激布里淵散射響應譜的影響。矢量受激布里淵散射特性的研究為基于矢量受激布里淵散射的應用提供了理論基礎。
　?、翘岢隽艘环N可應用于布里淵光纖傳感系統(tǒng)的基于損耗型矢量受激布里淵散射相移譜的溫度或應變測量技術，搭建實驗系統(tǒng)，

5、實現(xiàn)了光纖溫度、應變測量，證明了通過測量相移譜獲得的布里淵頻移與通過測量幅度譜獲得的布里淵頻移基本一致，且均與溫度、應變呈線性關系;提出了一種可應用于布里淵光纖傳感系統(tǒng)的基于雙邊帶矢量受激布里淵散射相移譜的高精度溫度或應變測量技術，搭建實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)了光纖溫度、應變測量，證明了采用該技術的系統(tǒng)中布里淵頻移與溫度、應變具有線性關系，且其溫度、應變測量精度相對于單邊帶系統(tǒng)中的測量精度提高了一倍;提出了一種快速寬范圍溫度或應變測量技術，搭建實