光纤中两个重要的非线性效应属于受激非弹性散射,它们 都和石英的振动激发态有关,这就是众所周知的受激拉曼散射 (SRS)和受激布里渊散射(SBS)。二者的主要区别是:在SRS 中参与的是光学声子,而在SBS中参与的是声学声子。 SRS和SBS的一个重要特征是,它们都表现出类似的阈值的 行为。例如,只有当泵浦光强超过一定的阈值时,才发生从泵浦 能量向斯托克斯能量的有效转移。 对SRS,在aL≈1其泵浦强度阈值为 gR 对SBS,其泵浦强度阈值为:Ⅰ≈2 B
光纤中两个重要的非线性效应属于受激非弹性散射，它们 都和石英的振动激发态有关,这就是众所周知的受激拉曼散射 （SRS）和受激布里渊散射（SBS）。二者的主要区别是：在SRS 中参与的是光学声子，而在SBS中参与的是声学声子。 SRS和SBS的一个重要特征是，它们都表现出类似的阈值的 行为。例如，只有当泵浦光强超过一定的阈值时，才发生从泵浦 能量向斯托克斯能量的有效转移。 对SRS，在 其泵浦强度阈值为 对SBS，其泵浦强度阈值为： L 1 16 th p R I g 21 th p B I g
§102光纤中的克尔效应 光纤的克尔效应的一个应用就是克尔光闸,其工作原理图如下图: 泵浦 泵浦 探测波 光纤 检偏器 探测器 探测波y 入射泵浦和探测光束都是线偏振光,偏振方向夹角45度。在没有泵浦光束的 情况下,光纤输出端的正交检偏器将阻止探测波通过。由于泵浦光引起的双折 射,将使探测波的平行和垂直分量(相对于泵浦波的偏振方向)的折射率发生 稍为不同的变化,在光纤输出端分量的相位差表现为探测波偏振态的改变, 部分探测波光强将透过检偏器。探测波的透射率于泵浦强度有关,并且可通过 改变泵浦光强控制。当一束泵浦波长的脉冲通过光纤才可打开克尔光闸。这种 器件称为克尔调制器,它在全光开关的光纤网络中有潜在的应用
光纤的克尔效应的一个应用就是克尔光闸，其工作原理图如下图： 入射泵浦和探测光束都是线偏振光，偏振方向夹角45度。在没有泵浦光束的 情况下，光纤输出端的正交检偏器将阻止探测波通过。由于泵浦光引起的双折 射，将使探测波的平行和垂直分量（相对于泵浦波的偏振方向）的折射率发生 稍为不同的变化，在光纤输出端分量的相位差表现为探测波偏振态的改变，一 部分探测波光强将透过检偏器。探测波的透射率于泵浦强度有关，并且可通过 改变泵浦光强控制。当一束泵浦波长的脉冲通过光纤才可打开克尔光闸。这种 器件称为克尔调制器，它在全光开关的光纤网络中有潜在的应用。 §10.2光纤中的克尔效应
光纤中克尔效应,其折射率随光场强度E()的变化如下 (1027) △n(t)=m,E2(t OF 图1021光纤中克尔效应的试验装置 在该实验图中,线偏振光脉冲通过单模光纤0F产生 双折射,一般光纤的半径是2.36um,有效作用长度L 为276cm
光纤中克尔效应，其折射率随光场强度 的变化如下： ( ) ( ) 2 = n t n E t 2 （10.2.7） ( ) 2 E t 图10.2.1光纤中克尔效应的试验装置 在该实验图中，线偏振光脉冲 通过单模光纤OF产生 双折射，一般光纤的半径是2.36um，有效作用长度 为276cm。 p Leff
输出信号入的偏振方向相对n偏振方向成45度,通过偏振 器P2输出信号光强为 1∞sin2(△9 (1028) lout 其中 △0/()=2z E2(t) (1029) 泵浦光的 振幅 这种光克尔开关可以使输入脉冲500ns的光脉冲变成脉宽小 于皮秒的脉冲串
输出信号 s 的偏振方向相对 p 偏振方向成45度，通过偏振 器P2输出信号光强为 ( ) 2 1 sin 2 out I ( ) ( ) 2 2 2 p s t n E t L = （10.2.8） （10.2.9） 其中 这种光克尔开关可以使输入脉冲500ns的光脉冲变成脉宽小 于皮秒的脉冲串 泵浦光的 振幅
实验上一般用保偏光纤,以保证泵浦波偏振方向不变。线性双 折射产生的常数相移^,可在上图中的检偏器前插入一个四分 之一波片补偿。但实际上由于温度和压力的变化,△p是漂动的, 所以必须连续的调节波片。另一种方法:用两根相同的保偏光纤连 接在一起,使它们的快轴(或慢轴)互成直角,由于在第二段光纤 中△M改变符号,所以线性双折射产生的净相移被抵消。 理想情况下,克尔光闸的响应时间仅受非线性响应时间限制,对 光纤而言,其值约等于2s~4fs。而实际上光纤的色散将响应时间 限制在约1s~1ns范围内,这取决于工作参数。 限制克尔光闸的响应时间的另一个因素是光纤的模式双折射,由 于折射率差△Mn的存在,探测波的正交偏振分量将以不同的速度传 播,它们之间的相对延迟是A2=LAn1c。对于Mn=5×10的 100m光纤,△n=17ps;将两根快轴相互垂直的光纤连接在一起, 几乎可以消除△t
实验上一般用保偏光纤，以保证泵浦波偏振方向不变。线性双 折射产生的常数相移 ，可在上图中的检偏器前插入一个四分 之一波片补偿。但实际上由于温度和压力的变化， 是漂动的, 所以必须连续的调节波片。另一种方法：用两根相同的保偏光纤连 接在一起，使它们的快轴（或慢轴）互成直角，由于在第二段光纤 中 改变符号，所以线性双折射产生的净相移被抵消。 L L L n 理想情况下，克尔光闸的响应时间仅受非线性响应时间限制，对 光纤而言，其值约等于2fs～4fs。而实际上光纤的色散将响应时间 限制在约1ps～1ns范围内，这取决于工作参数。 限制克尔光闸的响应时间的另一个因素是光纤的模式双折射，由 于折射率差 的存在，探测波的正交偏振分量将以不同的速度传 播，它们之间的相对延迟是 。对于 的 100m光纤， ＝17ps；将两根快轴相互垂直的光纤连接在一起， 几乎可以消除 . L n / p L = t L n c 5 5 10 L n − = p t p t