本發(fā)明涉及光纖通信和非線性光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于受激布里淵散射(stimulatedbrillouinscattering，sbs)增益光譜的調(diào)制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

sbs光譜濾波效應(yīng)在微波光子濾波、高分辨率光譜檢測等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。在這些應(yīng)用中，sbs增益譜寬、增益譜形狀成為決定濾波性能、光譜檢測分辨率的決定因素。現(xiàn)有的研究中sbs增益光譜主要由光纖的sbs本征增益譜線寬和泵浦光譜寬度決定。因此當(dāng)泵浦光和光纖確定后，sbs效應(yīng)的增益譜也隨之確定。一般而言，現(xiàn)有的單模光纖sbs增益譜寬為二十幾兆赫茲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針現(xiàn)有sbs光譜形狀不能調(diào)節(jié)的問題，提出了一種在光纖和泵浦光確定的條件下，基于sbs增益光譜的調(diào)制系統(tǒng)和方法，通過該調(diào)制方法，可實現(xiàn)sbs增益光譜的壓縮、增益峰值在增益譜內(nèi)的選頻、以及增益譜陷波等特殊sbs增益光譜的實現(xiàn)。

本發(fā)明基于sbs偏振態(tài)譜對稱發(fā)散效應(yīng)，提出只需在原有的sbs光子濾波系統(tǒng)或sbs光譜檢測系統(tǒng)的信號輸出端串接偏振檢測裝置，選擇峰值波長，即可實現(xiàn)對sbs增益光譜的頻譜壓縮，實現(xiàn)更高分辨率的光譜檢測和微波光子濾波功能。此外也可實現(xiàn)增益峰值選擇、雙峰分離增益譜等光譜調(diào)制功能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于受激布里淵散射增益光譜的調(diào)制系統(tǒng)，包括：激光器、放大器、光纖耦合器、第一光偏振控制器、電光調(diào)制器、第二光偏振控制器、第一光纖環(huán)形器、布拉格光柵、單模光纖、第三光偏振控制器，第二光纖環(huán)形器、第四光偏振控制器、檢偏器以及偏振態(tài)分析儀；所述激光器通過放大器連接光纖耦合器，所述光纖耦合器分為兩路：一路通過第一光偏振控制器連接電光調(diào)制器，所述電光調(diào)制器依次連接第二光偏振控制器、第一光纖環(huán)形器和布拉格光柵；另一路通過第三光偏振控制器連接第二光纖環(huán)形器，在第一光纖環(huán)形器和第二光纖環(huán)形器之間設(shè)置有單模光纖，所述第二光纖環(huán)形器依次連接第四光偏振控制器、檢偏器以及偏振態(tài)分析儀。

一種基于受激布里淵散射增益光譜的調(diào)制方法，包括如下步驟：所述激光器產(chǎn)生激光通過放大器將光信號放大；放大后的光信號通過光纖耦合器按1:1分成兩路光，一路光作為信號光通過第一光偏振控制器進(jìn)入電光調(diào)制器被頻率為νrf的射頻信號rf調(diào)制，產(chǎn)生上下邊帶信號ν±νrf，其中ν為sbs中心頻偏；所述第二光偏振控制器對電光調(diào)制器的輸出信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得頻率ν處的分量最小，ν±νrf處的分量最大；信號光經(jīng)過第二光偏振控制器和第一光纖環(huán)形器進(jìn)入布拉格光柵；布拉格光柵濾出了信號光中的ν+νrf的分量，反射回來信號光的ν-νrf分量再次經(jīng)由第一光纖環(huán)形器進(jìn)入單模光纖；由光纖耦合器輸出的另一路光信號作為泵浦光經(jīng)過第三光偏振控制器后，經(jīng)由第二光纖環(huán)形器，從單模光纖的另一端進(jìn)入單模光纖；所述單模光纖作為受激布里淵散射，sbs作用的非線性介質(zhì)，泵浦光與信號光在單模光纖中相向傳輸，在受激布里淵散射的作用下，產(chǎn)生的斯托克斯信號光由第二光纖環(huán)形器的輸出端輸出；輸出信號光經(jīng)過第四光偏振控制器調(diào)節(jié)偏振態(tài)后，通過檢偏器進(jìn)行輸出檢偏，通過調(diào)節(jié)檢偏方向?qū)崿F(xiàn)對sbs增益譜的調(diào)制；最后，輸出信號光的sbs增益譜以及偏振態(tài)通過偏振態(tài)分析儀進(jìn)行檢測。

所述信號光沿單模光纖傳播時，sbs增益譜中不同頻譜分量的信號光的偏振態(tài)演進(jìn)方向不同，導(dǎo)致在第二光纖環(huán)形器輸出端的斯托克斯信號光sbs偏振態(tài)譜對稱發(fā)散；所以，通過在輸出端接入檢偏器，實現(xiàn)對sbs增益譜的調(diào)制。

所述第二光纖環(huán)形器輸出端的斯托克斯信號光sbs偏振態(tài)譜發(fā)散與泵浦光功率有關(guān)，泵浦光功率越大，sbs偏振態(tài)譜發(fā)散越大，輸出檢偏對sbs增益譜的調(diào)制效應(yīng)越強(qiáng)。

所述第二光纖環(huán)形器輸出端的斯托克斯信號光sbs偏振態(tài)譜發(fā)散與單模光纖長度有關(guān)，單模光纖越長，sbs偏振態(tài)譜發(fā)散越大，輸出檢偏對sbs增益譜的調(diào)制效應(yīng)越強(qiáng)。

所述第二光纖環(huán)形器輸出端的斯托克斯信號光sbs偏振態(tài)譜發(fā)散與輸入信號光偏振態(tài)有關(guān)；當(dāng)輸出端的信號光輸出偏振態(tài)與最大增益輸出偏振態(tài)一致或正交時，無sbs偏振態(tài)譜發(fā)散效應(yīng)，不能實現(xiàn)sbs增益譜的調(diào)制；當(dāng)輸出端的信號光輸出偏振態(tài)與最大增益點輸出偏振態(tài)矢量夾角在150°左右時，sbs偏振態(tài)譜發(fā)散最大，輸出檢偏對sbs增益譜的調(diào)制效應(yīng)最強(qiáng)。

輸出檢偏對sbs增益譜的調(diào)制效應(yīng)由檢偏器的檢偏方向決定，通過調(diào)節(jié)檢偏器的檢偏方向?qū)崿F(xiàn)不同sbs增益譜形狀。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點：

(1)本發(fā)明的調(diào)制系統(tǒng)是一種新型濾波器系統(tǒng)，通過簡單的調(diào)節(jié)檢偏器檢偏方向即可實現(xiàn)對sbs增益譜的調(diào)制。通過設(shè)定特定的檢偏方向?qū)崿F(xiàn)sbs增益譜的壓縮、及陷波等光譜特性。(2)本發(fā)明的sbs增益譜壓縮是基于任意光纖與泵浦光譜改善之后增益譜的壓縮方法。采用本發(fā)明方法，可以使任意窄的sbs增益譜壓縮3db以上。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于受激布里淵散射增益光譜的調(diào)制系統(tǒng)的示意圖。

圖2是sbs發(fā)散譜和檢偏點。

圖3是不同檢偏方向下的輸出信號光功率譜示意圖。

圖4是歸一化不同檢偏方向下的輸出信號光功率譜示意圖。

圖5是圖3中光譜壓縮后的sbs示意圖。

圖6是圖3中中心波長處實現(xiàn)陷波示意圖。

圖7是不同泵浦光功率下的sbs偏振態(tài)譜發(fā)散效應(yīng)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明。

參見圖1，一種基于受激布里淵散射增益光譜的調(diào)制系統(tǒng)，包括：激光器1、放大器2、光纖耦合器3、第一光偏振控制器4、電光調(diào)制器5、第二光偏振控制器6、第一光纖環(huán)形器7、布拉格光柵8、單模光纖9、第三光偏振控制器10，第二光纖環(huán)形器11、第四光偏振控制器12、檢偏器13以及偏振態(tài)分析儀14；所述激光器1通過放大器2連接光纖耦合器3，所述光纖耦合器3分為兩路：一路通過第一光偏振控制器4連接電光調(diào)制器5，所述電光調(diào)制器5依次連接第二光偏振控制器6、第一光纖環(huán)形器7和布拉格光柵8；另一路通過第三光偏振控制器10連接第二光纖環(huán)形器11，在第一光纖環(huán)形器7和第二光纖環(huán)形器11之間設(shè)置有單模光纖9，所述第二光纖環(huán)形器11依次連接第四光偏振控制器12、檢偏器13以及偏振態(tài)分析儀14。

一種基于受激布里淵散射增益光譜的調(diào)制方法，包括如下步驟：由激光器1發(fā)出的波長為1553.12nm的激光，通過放大器2將光信號放大；放大后的光信號通過光纖耦合器3按1:1分成兩路光，一路光作為信號光通過第一光偏振控制器4進(jìn)入電光調(diào)制器5被頻率為νrf的射頻信號rf調(diào)制，產(chǎn)生上下邊帶信號ν±νrf，其中ν為sbs中心頻偏；所述第二光偏振控制器6對電光調(diào)制器5的輸出信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得頻率ν處的分量最小，ν±νrf處的分量最大；信號光經(jīng)過第二光偏振控制器6和第一光纖環(huán)形器7進(jìn)入布拉格光柵8；布拉格光柵8濾出了信號光中的ν+νrf的分量，反射回來信號光的ν-νrf分量再次經(jīng)由第一光纖環(huán)形器7進(jìn)入單模光纖9；由光纖耦合器3輸出的另一路光信號作為泵浦光經(jīng)過第三光偏振控制器10后，經(jīng)由第二光纖環(huán)形器11，從單模光纖9的另一端進(jìn)入單模光纖9；所述單模光纖9作為受激布里淵散射，sbs作用的非線性介質(zhì)，泵浦光與信號光在單模光纖9中相向傳輸，在受激布里淵散射的作用下，產(chǎn)生的斯托克斯信號光由第二光纖環(huán)形器11的輸出端輸出；輸出信號光經(jīng)過第四光偏振控制器12調(diào)節(jié)偏振態(tài)后，通過檢偏器13進(jìn)行輸出檢偏，通過調(diào)節(jié)檢偏方向?qū)崿F(xiàn)對sbs增益譜的調(diào)制；最后，輸出信號光的sbs增益譜以及偏振態(tài)通過偏振態(tài)分析儀14進(jìn)行檢測。

參見圖2，在無檢偏器13時，由偏振態(tài)分析儀14檢測到的sbs偏振態(tài)譜發(fā)散曲線。對應(yīng)的sbs增益譜參看圖3中標(biāo)記為0的曲線。加入檢偏器13并旋轉(zhuǎn)檢偏方向，由偏振態(tài)分析儀14檢測到的sbs增益譜參見圖3，歸一化sbs增益譜參見圖4。

參看圖5，檢偏方向為l60時，sbs增益譜寬由原先的31.125mhz壓縮至16.625mhz。

參看圖6，檢偏方向為r90時，sbs增益譜在中心波長處呈現(xiàn)陷波，陷波帶寬為8.725mhz。

參看圖7，實驗光纖為200m單模光纖。實驗給出了泵浦光功率分別為32mw、63mw、95mw、126mw、158mw、190mw，信號光功率為0.5mw時的sbs偏振態(tài)譜發(fā)散曲線。泵浦光功率越大，sbs偏振態(tài)譜發(fā)散越大，sbs增益譜調(diào)制強(qiáng)度越大，sbs偏振檢偏譜壓縮越強(qiáng)。