Stimulierte Brillouin-Streuung

Stimulierte Brillouin-Streuung ist die parametrische Wechselwirkung zwischen Pumplicht, Stokes-Wellen und akustischen Wellen. Es kann als Vernichtung eines Pumpphotons angesehen werden, wodurch gleichzeitig ein Stokes-Photon und ein akustisches Phonon erzeugt werden.

Ts Schwellenleistung Pth hängt mit dem Dämpfungskoeffizienten a der Faser, der effektiven Länge Leff der Faser, dem Brillouin-Verstärkungskoeffizienten gB und der effektiven Fläche Aeff der Faser zusammen und kann ungefähr wie folgt geschrieben werden:

Wenn L lang genug ist, ist Leff ≈ 1/a und Aeff kann durch πw2 ersetzt werden, wobei w der Modenfeldradius ist:

Wenn die Spitzenverstärkung gB≈5x10-11m/W beträgt, kann Pth bis zu 1 mW betragen, insbesondere beim niedrigsten Verlust von 1550 nm, was die Injektionsleistung des Lichtwellensystems stark einschränkt. Die obige Schätzung ignoriert jedoch den spektralen Breiteneffekt im Zusammenhang mit dem einfallenden Licht und die Schwellenleistung kann in einem typischen System auf 10 mW oder mehr ansteigen.

Die Verstärkungsbandbreite der stimulierten Brillouin-Streuung ist schmal (ca. 10 GHz), was darauf hindeutet, dass der SBS-Effekt auf einen einzelnen Wellenlängenkanal des WDM-Systems beschränkt ist. Die Schwellenleistung hängt von der Linienbreite der Lichtquelle ab. Je schmaler die Linienbreite der Lichtquelle ist, desto niedriger ist die Schwellenleistung.

Normalerweise verfügen wir über die folgenden Methoden, um die Auswirkungen von SBS auf das System zu reduzieren:

Reduzieren Sie die Glasfaser-Eingangsleistung (Relaisintervall reduzieren);

Erhöhen Sie die Linienbreite der Lichtquelle (Streuungsbegrenzung);

Im Allgemeinen ist SBS ein schädlicher Faktor in Glasfaserkommunikationssystemen und sollte minimiert werden. Da es jedoch das Lichtfeld verstärken kann, indem es die Energie des Pumpfelds mit einer geeigneten Wellenlänge auf ein Lichtfeld mit einer anderen Wellenlänge überträgt, kann es zur Herstellung von Brillouin-Verstärkern verwendet werden. Aufgrund seines schmalen Verstärkungsspektrums ist jedoch auch die Bandbreite des Verstärkers sehr schmal.