高功率掺铥光纤放大器的SBS效应研究与优化策略

本文主要探讨了高功率掺铥光纤放大器中受激布里渊散射（SBS）效应的研究进展。随着单频光纤激光器和放大器技术的日益成熟，其输出功率已经显著提升，然而，SBS效应成为了制约进一步提高输出功率的关键因素。SBS效应是光纤中的非线性光学现象，当光波在光纤中传播时，会因频率转换导致能量的非均匀分布，可能导致信号失真和功率损失。 为了更好地理解和控制SBS效应，研究者利用铥离子(Tm3+)的速率方程，结合SBS效应下双包层光纤放大器的特性，建立了一个单频光纤放大器的理论模型。这个模型允许分析光纤长度、抽运功率、Tm3+掺杂浓度以及增益光纤内温度分布等因素对SBS效应和放大器输出功率的影响。通过优化这些参数，可以实现在保持高输出功率的同时有效地抑制SBS效应。 作者们通过实验验证了理论模型，他们搭建了一套全光纤掺铥光纤种子光源和放大器系统。这套系统具有高稳定性，其中心波长固定在1941纳米，信噪比达到了60分贝。当放大器的抽运功率增加到2.15瓦特时，输出激光的功率可以达到0.766瓦特。这表明，通过精确调控和优化光纤参数，可以在实际应用中有效地利用掺铥光纤放大器，实现高功率输出的同时抑制SBS效应。 该研究对于提升光纤通信系统的性能，特别是在长距离、高速率光纤传输和光纤通信系统中，具有重要的指导意义。它不仅有助于设计更高效的光纤放大器，还能帮助科学家们开发出新一代的光纤通信技术，以满足未来数据传输的更高需求。此外，对于那些依赖于单频激光器和放大器的领域，如光纤传感、精密测量和光纤通信网络，这项工作提供了关键的技术支持。