Published October 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Manipulating Stimulated Brillouin Scattering Produced Gain Near Its Threshold Via Slow Intensity Modulation
- 1. Peking University
Description
Increasing the threshold of stimulated Brillouin scattering (SBS) by frequency and phase modulation is a productive approach to suppress SBS in optical fiber communications. Generally, the modulation frequency is much higher than the Brillouin-gain bandwidth (about 10 MHz). However, the property of the SBS-produced gain is unclear when the frequency of intensity modulation is much lower than the Brillouin-gain bandwidth. Here, we find that the SBS-produced gain increases remarkably near its threshold under the above conditions. It is due to the nonlinearity feature of the SBS. A numerical simulation of the SBS coupled amplitude equations is studied to explain this phenomenon. We demonstrate that the modulation on/off gain produced by this slow intensity modulation is related to the modulation frequency, the waveguide length, and the modulation waveform. According to these new findings, we design a modulation waveform to boost the SBS-produced gain near its threshold by 35 dB in a 1 km length single-mode fiber. The method presented in this paper is expected to apply in SBS studies when the incident optical power is limited.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
زيادة عتبة تشتت Brillouin المحفزة (SBS) من خلال تعديل التردد والطور هو نهج منتج لقمع SBS في اتصالات الألياف الضوئية. بشكل عام، يكون تردد التضمين أعلى بكثير من عرض نطاق Brillouin - gain (حوالي 10 ميجا هرتز). ومع ذلك، فإن خاصية الكسب الناتج عن SBS غير واضحة عندما يكون تردد تعديل الشدة أقل بكثير من عرض النطاق الترددي لكسب Brillouin. هنا، نجد أن الكسب الناتج عن SBS يزيد بشكل ملحوظ بالقرب من عتبته في ظل الظروف المذكورة أعلاه. ويرجع ذلك إلى ميزة اللاخطية في SBS. تتم دراسة محاكاة عددية لمعادلات السعة المقترنة بـ SBS لشرح هذه الظاهرة. نوضح أن كسب التضمين/الإيقاف الناتج عن تضمين الشدة البطيء هذا يرتبط بتردد التضمين وطول موجه الموجة والشكل الموجي للتضمين. وفقًا لهذه النتائج الجديدة، نقوم بتصميم شكل موجي معدّل لتعزيز الكسب الناتج عن SBS بالقرب من عتبة 35 ديسيبل في ألياف أحادية النمط بطول 1 كم. من المتوقع أن يتم تطبيق الطريقة المقدمة في هذه الورقة في دراسات SBS عندما تكون الطاقة الضوئية الساقطة محدودة.Translated Description (French)
L'augmentation du seuil de diffusion Brillouin stimulée (SBS) par modulation de fréquence et de phase est une approche productive pour supprimer la SBS dans les communications par fibre optique. Généralement, la fréquence de modulation est beaucoup plus élevée que la bande passante de gain Brillouin (environ 10 MHz). Cependant, la propriété du gain produit par SBS n'est pas claire lorsque la fréquence de modulation d'intensité est beaucoup plus faible que la bande passante du gain Brillouin. Ici, nous constatons que le gain produit par SBS augmente remarquablement près de son seuil dans les conditions ci-dessus. Cela est dû à la caractéristique de non-linéarité des SBS. Une simulation numérique des équations d'amplitude couplées SBS est étudiée pour expliquer ce phénomène. Nous démontrons que le gain marche/arrêt de modulation produit par cette modulation d'intensité lente est lié à la fréquence de modulation, à la longueur du guide d'onde et à la forme d'onde de modulation. Selon ces nouvelles découvertes, nous concevons une forme d'onde de modulation pour augmenter le gain produit par SBS près de son seuil de 35 dB dans une fibre monomode d'une longueur de 1 km. La méthode présentée dans cet article devrait s'appliquer aux études SBS lorsque la puissance optique incidente est limitée.Translated Description (Spanish)
El aumento del umbral de la dispersión de Brillouin estimulada (SBS) mediante la modulación de frecuencia y fase es un enfoque productivo para suprimir la SBS en las comunicaciones por fibra óptica. En general, la frecuencia de modulación es mucho más alta que el ancho de banda de ganancia de Brillouin (aproximadamente 10 MHz). Sin embargo, la propiedad de la ganancia producida por SBS no está clara cuando la frecuencia de modulación de intensidad es mucho menor que el ancho de banda de ganancia de Brillouin. Aquí, encontramos que la ganancia producida por SBS aumenta notablemente cerca de su umbral en las condiciones anteriores. Se debe a la característica de no linealidad del SBS. Se estudia una simulación numérica de las ecuaciones de amplitud acoplada de SBS para explicar este fenómeno. Demostramos que la ganancia de activación/desactivación de modulación producida por esta modulación de intensidad lenta está relacionada con la frecuencia de modulación, la longitud de la guía de ondas y la forma de onda de modulación. De acuerdo con estos nuevos hallazgos, diseñamos una forma de onda de modulación para aumentar la ganancia producida por SBS cerca de su umbral en 35 dB en una fibra monomodo de 1 km de longitud. Se espera que el método presentado en este documento se aplique en estudios de SBS cuando la potencia óptica incidente sea limitada.Files
09535304.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f4cee45c422d75050f892a30bc27c1d3
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- معالجة المكاسب الناتجة عن تشتت Brillouin المحفز بالقرب من عتبةها عن طريق تعديل الكثافة البطيئة
- Translated title (French)
- Manipulation du gain produit par la diffusion Brillouin stimulée près de son seuil via une modulation d'intensité lente
- Translated title (Spanish)
- La manipulación de la dispersión de Brillouin estimulada produjo una ganancia cerca de su umbral a través de la modulación de intensidad lenta
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3199773918
- DOI
- 10.1109/jphot.2021.3111754
References
- https://openalex.org/W1970990746
- https://openalex.org/W1993825128
- https://openalex.org/W2020733847
- https://openalex.org/W2135091927
- https://openalex.org/W2162664636
- https://openalex.org/W2755869295
- https://openalex.org/W3047465332
- https://openalex.org/W4243301790