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少模光纤的不同模式布里渊散射特性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN011[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室,秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61675176);河北省自然科学基金(批准号:F2014203125);燕山大学“新锐工程”人才支持计划资助的课题
中文摘要:

少模光纤可以传输有限的正交模式,具有模间干涉小、模式易于控制等优点.基于少模光纤的布里渊散射传感器能够有效地减小多参量测量过程中的交叉敏感,实现多物理量的测量.本文基于波动光学理论对阶跃型少模光纤各个模式布里渊散射谱的频移、线宽、峰值增益等参数进行了分析.首先对少模光纤进行了模式分析,其次分析了少模光纤不同模式的频移、线宽、增益的数学模型,以及不同模式叠加的布里渊散射谱频移、线宽、增益.结果表明:少模光纤各模式布里渊散射谱的频移在10.19—10.23 GHz范围内,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射谱的线宽在32—34 MHz,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射增益谱相对幅度因为模式阶数的减小而增大.少模光纤中各个模式布里渊增益谱和多模式联运布里渊增益谱均符合洛伦兹曲线分布,多模式联运导致布里渊增益谱线宽展宽,且多模式联运布里渊增益谱相对振幅一般小于单个模式的布里渊相对振幅.

英文摘要:

The few-mode fiber can be used to transmit limited orthogonal modes,which has the advantages of small modular interference and easily controlled modes.The Brillouin scattering sensor based on the few-mode fiber can effectively reduce the cross sensitivity of multi parameter measurement,and realize the measurement of multi physical quantity.In this paper,based on the wave optics theory,the Brillouin scattering spectrum parameters of the step-index few-mode fiber are analyzed,such as frequency shift,line width and peak gain and so on.Firstly,the transmission modes of the few-mode fiber are analyzed.The finite element analysis result shows that there are 5 kinds of transmission modes:LP01,LP11,LP21,LP02 and LP31,and their effective refractive indexes are 1.4664,1.4652,1.4637,1.4630 and 1.4616,respectively.Secondly,the mathematical models of the Brillouin frequency shift,line width and peak gain of different modes in the few-mode fiber are analyzed.Finally,the parameters of Brillouin scattering spectrum with different modes’ superposition are also discussed.In the few-mode fiber,due to the different effective refractive index,the light of each mode is propagated along its respective path and interacts with the particles in the fiber,thus producing different Brillouin scattering spectrum.The simulation results show that the frequency shift of the Brillouin scattering spectrum of each mode is in a range of 10.19 10.23 GHz,and the frequency shift increases with the decrease of the mode order.The Brillouin line width of each mode is in a range of 32 34 MHz,and the line width also increaseswith the decrease of the mode order.Moreover,the relative amplitude of the Brillouin scattering gain spectrum increases with the decrease of the mode order.The mathematical models of this paper are used respectively to analyze the Brillouin scattering spectra of other types of step-index few-mode fibers.It is shown that the Brillouin frequency shift,Brillouin line width and peak gain of other types of step-index few-mode fibers also

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876