单模双折射色散缓变和色散位移光纤中拉曼散射和参量放大

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在双折射光纤中频率转换主要由参量放大和拉曼散射之间相互作用的竞争所决定的,基于此本文从小信号条件下斯托克斯波和反斯托克斯波所满足的耦合微分方程出发,考虑泵浦波是线偏振光,其偏振方向沿x轴,推导出了同偏振方向受激拉曼散射和参量放大同时作用下,斯托克斯波和反斯托克斯波的能量表达式;并得出具体的增益表达式,分别讨论了色散缓变光纤和色散位移光纤中,增益随相关变量的变化关系。首先对于色散缓变光纤,讨论了增益随失配系数Δk2以及归一化距离z/L的变化关系,结果表明当非线性系数γ=0时,增益随Δk2的变化情况在正常和反常色散区是完全对称的,而当非线性系数γ≠0时,在反常色散区增益会出现峰值,随后增益随Δk2和z/L的增加而逐渐减小;同时讨论了反斯托克斯波与斯托克斯|Eax/Esx|的比值随失配系数△k2的增加而快速衰减的变化特性。关于在色散位移光纤(一阶色散系数β2=0),引入平行增益系数的洛伦兹模型,研究了在色散位移光纤中增益随频移的变化关系,结果表明当非线性系数γ=0时,增益随频移的变化情况在-Ω和+Ω区域完全对称的,而当非线性系数γ≠0时,随着改变β4和P的数值,峰值数量发生变化,同时影响峰值大小及其展宽长度。同时讨论了反斯托克斯波与斯托克斯波|Eax/Esx|的比值随频移的增加而快速衰减的变化特性。通过对两种光纤的讨论,研究参量放大和拉曼散射共同作用时增益系数随相关参量的变化,对光纤开关和频率转换具有现实意义。
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