光纤非线性系数和受激喇曼散射增益系数测试研究

作     者：徐祖应 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘德明

授予年度：2013年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

主      题：非线性系数 受激喇曼散射 增益系数 自动化 单模光纤 

摘      要：光信号在光纤传输过程中，当功率达到一定程度时可能发生非线性效应，主要包括自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）、受激喇曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）。无论是实验研究还是对光纤生产商，都有必要对光纤的非线性系数γ进行准确的测量，分析其影响条件和规律，从而对不同类型的光纤进行改进和设计，服务于光纤通信或者非线性效应应用中。 在光纤中的非线性效应中，本文选择对远距离光纤通信有功率放大作用的SRS效应来分析，因为SRS效应可对信号光产生一定的功率增益，增益带宽较大，可以分布放大波分复用系统（WDM）的几个信道，可用于长距离光纤传输的功率补偿。因此对光纤中SRS增益系数的测试研究十分重要。 因此本文对光纤（主要是单模光纤）中非线性系数和受激喇曼散射增益系数进行了测试研究。主要内容包括： (1)阐述了光纤中非线性系数γ的理论机制，对进行了量子描述，介绍了几种非线性系数测试的方法;接着对SRS现象的发生进行了物理描述，详细分析了SRS现象在光纤中传输的过程，进行了公式推导。 (2)分别提出了光纤非线性系数γ和SRS增益系数的两个测试方案，对测试原理进行了详细阐述，介绍了两个光学系统的设备硬件功能和软件算法。提出了使用LabVIEW程序来进行控制仪器，嵌入MatLAB模块来处理部分算法，进行自动化数据测量和运算处理，达到γ和SRS增益系数自动化仪器测量的效果。 (3)对不同类型的光纤进行了非线性系数和SRS增益系数测试，分析了平台的稳定性和准确性，给出了长飞公司相关光纤的两个系数值，为光纤的设计和应用提供了非线性效应方面的参考。