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基于光纤中受激布里渊散射的光速控制研究

司军  
【摘要】:光通信网络中的电-光、光-电转换限制了通信网络速度的提高,全光通信网络需要光路由和光交换等器件来替代现有需要光电转换过程的相应器件。对光纤中的光速进行有效控制能够实现光通信网络中对光信号的同步和缓存,从而实现光交换和光路由,有效解决全光通信的技术瓶颈。光纤中的光速控制包括对光信号的减慢和加快,基于受激布里渊散射的快慢光是一种有效的对光速控制的方法,因其室温操作性、通信网络兼容性和延迟量大等优点受到了广泛关注。本论文针对光纤中基于受激布里渊散射的快慢光进行了研究,详细研究工作如下: 1、介绍了光速控制的研究背景和技术方案,对电磁诱导透明技术、相干布居振荡技术、受激拉曼散射、光参量放大等光速控制的实现方案进行了分析讨论。说明了受激布里渊散射的物理机制、特性以及改变光速的理论。介绍了基于受激布里渊散射的快慢光在泵浦带宽、延迟时间等方面的进展,总结了特种光纤在受激布里渊散射快慢光中的应用。 2、对改变光群速度原理进行了解释,并说明受激布里渊散射改变光纤中光群速度的原理。对受激布里渊散射的耦合波方程进行了推导,通过傅里叶变换得到频域下斯托克斯光方程,从而计算出光纤中的增益、折射率和群折射率,研究了小信号增益下基于受激布里渊散射的光延迟现象,对小信号增益下的延迟时间、展宽因子与泵浦功率的关系进行了分析。研究显示光纤中光脉冲的延迟时间随泵浦功率的增加而线性增加,展宽因子随输入信号脉宽的增加而变大。 3、搭建光学实验平台,采用布里渊散射的后向散射光作为泵浦光,并用带通滤波器对后向散射光的谱进行裁剪,使用不同中心波长的带通滤波器能够在同一系统中分别实现快慢光,完成了对光速控制的目标。最后对实验所得快慢光结果进行了分析,研究了延迟时间与泵浦功率的关系。


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