光纖布里淵散射是什么
布里淵散射是由介質(zhì)的χ?（3）?非線性引起的效應(yīng)，特別是與聲子有關(guān)的非線性部分。入射光子可以轉(zhuǎn)換為能量較低的散射光子（通常在向后方向傳播）和聲子。光場(chǎng)和聲波的耦合通過(guò)電致伸縮發(fā)生。即使在低光功率下也可以自發(fā)出現(xiàn)，然后反射熱產(chǎn)生的聲子場(chǎng)。對(duì)于更高的光焦度，可能會(huì)產(chǎn)生刺激效應(yīng)，其中光場(chǎng)會(huì)顯著增加聲子的數(shù)量。在介質(zhì)中光束的某個(gè)閾值功率之上，受激布里淵散射可以反射入射光束的大部分功率。此過(guò)程涉及對(duì)后向反射波的強(qiáng)非線性光學(xué)增益：可以以適當(dāng)?shù)?/span>光學(xué)頻率強(qiáng)烈放大最初微弱的反向傳播波。在此，兩個(gè)反向傳播的波產(chǎn)生一個(gè)行進(jìn)的折射率光柵；反射功率越高，折射率光柵越強(qiáng)，有效反射率越高。
反射光束的頻率略低于入射光束的頻率；的頻率差ν?乙對(duì)應(yīng)于所發(fā)射的聲子的頻率。所謂的布里淵頻移是由相位匹配要求設(shè)置的。對(duì)于純反向布里淵散射，可以根據(jù)折射率?n，聲速v?a和真空波長(zhǎng)?λ計(jì)算布里淵位移：
（對(duì)于纖維中的布里淵散射，必須使用有效折射率。）
在光纖中，布里淵散射基本上僅在反向發(fā)生。但是，由于聲波導(dǎo)管的影響，前布里淵散射也可能很弱。
布里淵頻移取決于材料成分，并在某種程度上取決于介質(zhì)的溫度和壓力。這種依賴性被用于光纖傳感器。
受激布里淵散射的另一個(gè)重要應(yīng)用是光學(xué)相位共軛。例如存在用于高功率?Q開關(guān)激光器的相位共軛鏡，該相位共軛鏡使得在激光晶體中在向前和向后方向上發(fā)生的熱畸變彼此補(bǔ)償是可能的。
光纖中的布里淵散射
當(dāng)窄帶光信號(hào)（例如，來(lái)自單頻激光器的光信號(hào)）在光纖放大器中放大或僅通過(guò)無(wú)源光纖傳播時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到受激布里淵散射（SBS）。雖然例如二氧化硅的材料非線性實(shí)際上不是很高，但是通常較小的有效模式面積和較長(zhǎng)的傳播長(zhǎng)度強(qiáng)烈地促進(jìn)了非線性效應(yīng)。
圖1顯示了將單色光波注入10 m長(zhǎng)的光纖中時(shí)發(fā)生的情況。反向傳播的布里淵移動(dòng)波從具有非常低的光功率的量子漲落開始，但是迅速增長(zhǎng)。盡管如此，它仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1 W的輸入功率。
對(duì)于稍微增加的1.8 W泵浦功率，布里淵增益（以分貝為單位）幾乎翻倍，并且布里淵波變得更強(qiáng)。
為了進(jìn)一步增加泵浦功率，布里淵波的功率將變得與泵浦功率相當(dāng)。在這種情況下，會(huì)發(fā)生大量的泵耗竭。對(duì)于高SBS增益，這不會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定的情況，而是會(huì)導(dǎo)致電源的混沌波動(dòng)。
如果光纖長(zhǎng)數(shù)公里，則毫瓦功率足以引起大量的布里淵散射。然而，然后必須考慮傳播損耗，這是這種光纖長(zhǎng)度的實(shí)質(zhì)。同時(shí)影響泵浦波和布里淵波。
對(duì)于石英光纖，布里淵頻移約為10–20 GHz，布里淵增益的固有帶寬通常為50–100 MHz，這取決于強(qiáng)聲吸收（短聲子壽命約為10的聲子壽命）。 NS）。但是，布里淵增益譜可能會(huì)由于各種影響而被“抹去”，例如聲相速度的橫向變化[14、19]或縱向溫度變化。因此，峰值增益可能會(huì)大大降低，從而導(dǎo)致更高的SBS閾值。
窄帶連續(xù)波光的光纖布里淵閾值通常對(duì)應(yīng)于90 dB量級(jí)的布里淵增益。（在有源光纖中具有附加的激光增益，閾值可能會(huì)更低。對(duì)于一系列超短脈沖，SBS閾值不是由峰值功率決定的，而是由功率譜密度決定的，如Spotlight文章所述。
SBS對(duì)光纖中窄帶光信號(hào)的放大和無(wú)源傳播引入了最嚴(yán)格的功率限制。為了提高布里淵閾值，可以將光的帶寬增加到布里淵增益帶寬之外，減小光纖長(zhǎng)度，將布里淵位移略有不同的光纖連接起來(lái)，或者（在高功率有源光纖設(shè)備中）縱向使用變化的溫度[21]。還嘗試減少引導(dǎo)的光波和聲波的重疊，或引入聲波的顯著傳播損耗。通過(guò)基本的放大器設(shè)計(jì)修改，可以在一定程度上減少SBS問(wèn)題，例如摻雜濃度，有效模式面積和泵浦傳播方向。
另一方面，布里淵增益可用于操作布里淵光纖激光器 。這種設(shè)備通常被制成光纖環(huán)形激光器。由于諧振器損耗低，它們可能具有相對(duì)較低的泵浦閾值和非常小的線寬。
布里淵位移的溫度依賴性可用于溫度和壓力感測(cè)。
