Διεγερμένη σκέδαση Brillouin

Το Stimulated Brillouin Scattering είναι η παραμετρική αλληλεπίδραση μεταξύ του φωτός της αντλίας, των κυμάτων Stokes και των ακουστικών κυμάτων. Μπορεί να θεωρηθεί ως η εκμηδένιση ενός φωτονίου αντλίας, που παράγει ταυτόχρονα ένα φωτόνιο Stokes και ένα ακουστικό φωνόνιο.

Η ισχύς κατωφλίου Ts Pth σχετίζεται με τον συντελεστή εξασθένησης a της ίνας, το πραγματικό μήκος Leff της ίνας, τον συντελεστή κέρδους Brillouin gB και την ενεργό περιοχή Aeff της ίνας και μπορεί να γραφτεί περίπου ως:

Όταν το L είναι αρκετά μεγάλο, το Leff ≈ 1/a και το Aeff μπορούν να αντικατασταθούν από πw2, όπου w είναι η ακτίνα του πεδίου λειτουργίας:

Όταν το μέγιστο κέρδος gB≈5x10-11m/W, η Pth μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 1 mW, ειδικά στη χαμηλότερη απώλεια των 1550 nm, η οποία θα περιορίσει σημαντικά την ισχύ έγχυσης του συστήματος ελαφρών κυμάτων. Ωστόσο, η παραπάνω εκτίμηση αγνοεί το φαινόμενο του φασματικού πλάτους που σχετίζεται με το προσπίπτον φως και η ισχύς κατωφλίου μπορεί να αυξηθεί στα 10 mW ή υψηλότερη σε ένα τυπικό σύστημα.

Το εύρος ζώνης κέρδους της διεγερμένης σκέδασης Brillouin είναι στενό (περίπου 10 GHz), γεγονός που δείχνει ότι το φαινόμενο SBS περιορίζεται σε ένα κανάλι μονού μήκους κύματος του συστήματος WDM. Η ισχύς κατωφλίου σχετίζεται με το πλάτος γραμμής της πηγής φωτός. Όσο πιο στενό είναι το πλάτος της γραμμής της πηγής φωτός, τόσο χαμηλότερη είναι η ισχύς κατωφλίου.

Συνήθως, έχουμε τις ακόλουθες μεθόδους για να μειώσουμε τον αντίκτυπο του SBS στο σύστημα:

Μειώστε την ισχύ εισόδου ινών (μείωση διαστήματος ρελέ).

Αύξηση του πλάτους γραμμής της πηγής φωτός (περιορισμός διασποράς).

Γενικά, το SBS είναι ένας επιβλαβής παράγοντας στα συστήματα επικοινωνίας οπτικών ινών και θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί. Ωστόσο, επειδή μπορεί να ενισχύσει το πεδίο φωτός μεταφέροντας την ενέργεια του πεδίου της αντλίας με κατάλληλο μήκος κύματος σε πεδίο φωτός άλλου μήκους κύματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ενισχυτών Brillouin. Ωστόσο, λόγω του στενού φάσματος απολαβής του, το εύρος ζώνης του ενισχυτή είναι επίσης πολύ στενό.