[发明专利]光纤中抑制脉冲激光束受激布里渊散射的较佳方法

说明书

技术领域

本发明涉及受激布里渊散射，属于光电子技术领域。

背景技术

将光纤用于激光传输属于光纤最基本的应用之一，如果其中传输的能量较大一般都会发生受激布里渊散射，受激布里渊散射发生之后会带来多种不利结果，例如，造成向前传输激光束能量的急剧衰减，或者对光纤本身带来破坏性的作用，但是，在一些情况，又必须要在光纤中传输大能量的窄线宽的激光束，此时受激布里渊散射的发生就是不可避免的，但是受激布里渊散射发生之后就带来上述的不利结果，为了避免光纤中受激布里渊散射的发生，现有技术中中国专利申请CN20110259143.0提出了一种光纤中受激布里渊散射抑制装置，其包括线偏振激光器输出的激光束直接耦合进入光纤，所述光纤中掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质，并且在所述掺杂光纤上始终设置有沿光纤长度方向分布的磁场。如图1和图2所示出的那样。该装置对于布里渊散射具有一定的抑制作用是毋庸置疑的，但是该申请中的方法应用起来存在一定的局限性，具体体现在：由于是在掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质的光纤内对受激布里渊散射进行抑制，如果想要获得较好的受激布里渊散射抑制作用，那么光纤中掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质的光纤长度不能太短，也即需要达到一定的长度才能表现出较好的抑制作用，因为其中的磁场是始终施加的，那么所造成的结果就是只有当激光处于掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质的光纤中才会受激布里渊散射具有抑制作用，而当激光束离开掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质的光纤后，就不再具有受激布里渊散射抑制，那么带来的问题就是需要将掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质的光纤做得比较长，甚至是在整个光纤中都掺杂有上述法拉第顺磁或逆磁物质，但是这种做法带来的问题不仅是成本高，而且导致器件结构复杂。本发明就是为了解决上述问题而提出的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明将光纤外面始终施加的磁场变为周期性的施加，同时缩短掺杂法拉第顺磁或逆磁物质光纤的长度，只是在光纤的起始端处掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质，其中施加有磁场的时候，激光束经过掺杂法拉第顺磁或逆磁物质光纤后偏振态会旋转90度，在没有施加磁场的时候，偏振态则不会发生任何变化，脉冲激光束在进入光纤之后激光束的偏振态就会由原来的单一线偏振变为两种相互垂直的线偏振态，根据周期施加的磁场强度以及掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质光纤的长度，线偏振的激光束穿过磁致旋光介质之后大致会出现如图3a-3f的情形。

首先来看图3a和3b，当掺杂有法拉第顺磁或逆磁物质的光纤长度为零时，脉冲激光束穿过光纤之后其仍旧保持单一的线偏振态，或为S偏振，或为P偏振，也即在整个脉冲长度上只有S偏振或P偏振，此时受激布里渊的信号强度为最大的，也即对于激光束的受激布里渊散射没有抑制作用。

接着来看图3c和3d，在整个脉冲长度上，之后很少一部分的激光束的偏振态被改变了，可以想象的是，此时法拉第顺磁或逆磁物质对于受激布里渊散射就起到了一定的作用，因为至少在脉冲结束的那一小段上偏振态与前面的部分是相互垂直的，图3c和图3d示出的情况相对于图3a和图3b示出的情况来说，已经具有了受激布里渊散射的抑制作用，但是，可以理解，其抑制作用肯定不是最强的。

再来看图3e，其中一种偏振态占据了整个脉冲长度的三分之一，另外一种偏振态占据了整个脉冲长度的三分之二，可以想象的是图3e所示出情况的抑制效果要好于图3c和图3d的抑制效果。

最后来看图3f，在这个图中，任何一种偏振态都占据了整个脉冲长度的一半，也即整个脉冲长度被两种相互垂直的偏振态平均占据了，此时图3f所示出抑制效果比图3e所示出的抑制效果相比是好还是不好。

为了解决上述的问题，我们先在理论上分析一下受激布里渊散射。我们知道，受激布里渊光的信号强度其中I_s表示受激布里渊散射光的信号强度，I_p表示入射的激光束强度，g₀表示受激布里渊散射增益系数，l表示受激布里渊散射光与入射的激光之间的相互作用长度。