频率发生改变,这种现象称为受激散射效应。受激散射效应有两种形式:受激布里渊散射和受激喇曼散射。这两种散射都可以理解为一个高能量的光子被散射成一个低能量的光子(斯托克斯光),同时产生一个能量为两个光子能量差的另一个能量子。两种散射的主要区别在于受激喇曼散射的剩余能量转变为光频声子,而受激布里渊散射转变为声频声子;光纤中的受激布里渊散射只发生在后向,受激喇曼散射主要发生在前向。受激布里渊散射和受激喇曼散射都使得入射光能量降低,在光纤中形成一种损耗机制。在较低光功率下,这些散射可以忽略。当入射光功率超过一定阈值后,受激散射效应随入射光功率成指数增加。这就定义了一个参量,叫做阈值功率。
阈值功率:在长度为L的光纤输出端因非弹性散射而损耗了50的输入功率,这个输
f入功率叫做阈值功率。
1、受激喇曼散射(SRS)
SRS是非线性光纤光学中一个很重要的非线性过程,它可使光纤成为宽带喇曼放大器和
可调谐喇曼激光器,也可使某信道中的能量转移到相邻信道中,从而严重影响多信道光通信
系统的性能。
在任何分子介质中,自发拉曼散射将一小部分功率由一个光场转移到另一个频率下移的
光场中,频率下移量由介质的振动模式决定,此过程称为喇曼效应。在这个过程中,设入射
光的频率为1,介质的分子振动频率为v,则散射光的频率为s1v和as1v频率为s的散射光称作斯托克斯波,频率为as的散射光称作反斯托克斯波。
SRS的特点有以下几个方面:第一,产生前向传输的斯托克斯波;第二,决定斯托克斯波频
率下移量的喇曼频移vR接近13THz;第三,喇曼增益谱非常宽,覆盖的频率范围大于20THz;
第四,喇曼增益gR的峰值比布里渊增益的峰值低100倍以上。
喇曼阈值是指当喇曼过程由自发变为受激行为时,把大部分信号功率转移到斯托克斯
波中时的功率水平Pth16AeffgRLeff
gR喇曼增益Leff有效长度
故可推得:Pth16w2gR
Aeff有效面积
在使用长光纤的光波系统中,Pth在155m波长附近约为500mW。因为受激布里渊散
射的缘故,输入功率被限制在10mW以下,所以对于单信道光波系统,SRS通常不予考虑。
对于同时传输信道间隔约为100GHz的多个信道的WDM系统来说,情况大不相同。同样的
光纤链路,在多信道传输时要担当喇曼放大器的角色,只要长、短波长差落在喇曼增益带宽
内,长波长信道就会被段波长信道放大。波长最短的信道因能同时泵浦所有其他信道而几乎
被耗尽。这种信道间的能量转移对系统性能r