[01134021]光子晶体光纤受激布里渊散射快光理论及相关技术

①课题来源与背景： 光脉冲的群速度是指脉冲包络在空间的移动速度,是描述一群频率组分的光随时间的传输,很多情况下也可以看成是脉冲峰值的传输速度。理论上根据光脉冲的群速度与光的真空速度c的比较,可以把群速度分为快光和慢光：群速度远小于c为“慢光”;大于c或成为负值,称为“快光”,当为负时,脉冲包络在色散材料中向后传输,因此也称为“后向光”。学者们对快慢光的研究可以追溯到二十世纪初,Brillouin等理论上预言了群速度可以超过光速。激光器问世以后,物质快慢光现象的实验研究才取得了明显进展。近年来,有关慢光或快光的相关现象引起了学者们的极大兴趣,对色散介质中传播的光脉冲群速度的调控也成为可能。 光纤中SBS调控光速具有和光纤通信系统兼容;调控不受波长限制;控制相互作用的光纤长度和泵浦光功率可以改变延时量或提前量;相互作用发生在室温下,不需要冷却等优点而成为光纤中调控光速最现实技术。但相比慢光,快光工作于吸收带反常色散区,信号衰减强烈,时间提前量又受到增益饱和的限制,因此难以长距离实现快光持续存在。 ②研究目的与意义 通过对现有的基于光子晶体光纤SBS调控光速的文献充分查阅,可以发现对如下问题的研究甚少：（1）、光子晶体光纤中复杂散射条件下,布里渊声波的产生和分布特点、声光交互作用及光纤结构对声光场强限制作用下快光产生的物理机理;（2）、光子晶体光纤中声波导布里渊散射和诱导透明的物理解释;（3）、光子晶体光纤结构和材料对布里渊吸收带的响应,尤其快光产生的阈值和对快光带宽积等的影响;（4）、光子晶体光纤SBS快光与外界环境响应及传感特性。 本项目将在课题组现有工作的基础上,开展对以上问题的研究,以期得到全面而清晰的SBS快光的形成机理,分析声波导布里渊散射现象和SBS诱导透明的物理本质及产生快光的理论,研究光子晶体光纤结构参数和材料对SBS快光的影响规律,讨论光脉冲形状、宽度和能量对时间提前量和脉冲形变的影响规律,探索外界温度、应力等环境因素对脉冲提前量和布里渊频移的影响,设计基于光子晶体光纤快慢光的全光高速光通信器件和传感器件。将理论结果进行实验验证,分析实验现象,修正理论。研究成果将丰富非线性光纤光学的理论,也将为PCF在光缓存、量子通信、光信号处理和光传感系统中的应用提供参考。 ③主要论点与论据 1、本项目的研究重点是在光子晶体光纤内复杂散射条件和强限制作用下确立声学声子的产生和特点,建立高非线性作用下的泵浦波和声波的相互作用模型并建立微分方程组,分析快光形成机理,探索声波导布里渊散射和布里渊诱导透明等新现象、新规律。 2、考察基于光子晶体光纤快光对外界环境（温度、应力）的响应,分析相应光器件和系统的热稳定性。研究温度、压力或填充气体浓度对快光折射率和布里渊频移的影响,探索光传感新的理论并实验验证。 3、本项目实验中将设计可基于光子晶体光纤SBS快光的连续可调全光缓存器件,缩短光纤长度,提高器件性能;将测定环境参数对布里渊频移的等影响来实现光传感,设计新的光通信器件和传感器件。 ④创见与创新 1、本项目的研究重点是在光子晶体光纤内复杂散射条件和强限制作用下确立声学声子的产生和特点,建立高非线性作用下的泵浦波和声波的相互作用模型并建立微分方程组,分析快光形成机理,探索声波导布里渊散射和布里渊诱导透明等新现象、新规律。 2、考察基于光子晶体光纤快光对外界环境（温度、应力）的响应,分析相应光器件和系统的热稳定性。研究温度、压力或填充气体浓度对快光折射率和布里渊频移的影响,探索光传感新的理论并实验验证。 3、本项目实验中将设计可基于光子晶体光纤SBS快光的连续可调全光缓存器件,缩短光纤长度,提高器件性能;将测定环境参数对布里渊频移的等影响来实现光传感,设计新的光通信器件和传感器件。 ⑤社会经济效益,存在的问题 本项目处于基础理论研究和实验探索阶段,理论到实践还有距离,还未产生直接的社会经济效益。 ⑥历年获奖情况 无。