引用本文:

赵丽娟,车小霞,徐志钮,等. 多模光纤不同传输模式的布里渊散射特性[J]. 光通信技术,2020,44(4):43-47.

多模光纤不同传输模式的布里渊散射特性

赵丽娟,车小霞,徐志钮*,王贺晴

(华北电力大学 电气与电子工程学院,河北 保定 071003)

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摘要:针对多模光纤的分布式传感系统受多模光纤布里渊散射特性的影响,利用有限元仿真得到多模光纤6种典型传输模式的电场分布,并从布里渊频移、线宽、峰值增益和布里渊散射谱4个方面仿真研究了单一模式和模式叠加情况下多模光纤的布里渊散射特性。仿真结果表明:多模光纤不同传输模式的线宽和增益峰值都随着模式阶数的增加略有减少,布里渊频移随模式阶数减小而明显增加;在不受应变和温度影响的情况下,多模式叠加后布里渊散射谱相较单一模式线宽发生展宽,增益峰值大幅减小。

关键词:多模光纤;布里渊频移;线宽;增益峰值;布里渊散射谱

中图分类号:TN212.9 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)04-0043-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.04.011

0 引言
      与单模光纤相比,多模光纤可以传输很多模式,其布里渊散射参数随模式变化而发生改变,不同物理量引起不同模式布里渊散射参数的响应可能不同。因此,对多模光纤的不同传输模式的布里渊散射特性的研究极为重要。目前,文献[1-5]针对多模光纤布里渊谱、阈值和模式耦合测量方面开展了一定的研究,但对多模光纤不同模式的布里渊散射参数研究较少,未见从理论和建模分析的角度深入研究多模光纤中不同模式的布里渊散射特性的报道,这影响了基于多模光纤布里渊散射的分布式传感研究的深入开展。
  本文系统地介绍光纤布里渊散射参数的计算方法,构造多模光纤的波导模型并在波动光学理论基础上利用有限元方法对多模光纤进行模式分析。

3 结束语
       本文对多模光纤不同传输模式的布里渊散射进行了理论分析以及计算,分析了阶跃型多模光纤中不同传输模式下的布里渊频移、线宽和增益峰值并进行了模式叠加。仿真结果表明:多模光纤中不同传输模式的布里渊散射特性与各传输模式的有效折射率(随着模式阶数增加而减小)紧密相关,典型的6种传输模式的布里渊频移在10.35~10.37 GHz范围内变化、线宽在21.81~21.88 MHz范围内变化、增益峰值都随着模式阶数的增加逐渐减小,且模式叠加后的布里渊谱较单一模式的布里渊谱频谱有所展宽,增益峰值减小;在多模式叠加且不受应变和温度影响的情况下,布里渊频移在10.3 GHz左右,线宽发生100.67 MHz的展宽,布里渊增益峰值为1.4×10-11 m·W-1。本文为多模光纤布里渊散射谱研究提供了一种可行的方法,而且对基于多模光纤布里渊散射的分布式传感系统的深入研究提供了必要的理论参考。