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申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

摘要：本发明提出一种单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈强弱评价系统及方法，产生单频且经相位调制后的单频相位调制激光并测量其平均功率，即主放大器输入端平均功率；将单频相位调制激光注入主放大器，同步采集工作在SBS阈值以下、不同泵浦功率下的放大器输出功率和回光功率，计算得到功率提升过程中放大器输出功率和回光功率的平均值，得到平均输出激光功率和平均回光功率；基于主放大器输入端平均功率、平均输出激光功率和平均回光功率计算主放大器弱反馈的反馈率，反馈率越大，表明弱反馈越强。进一步，根据反馈率计算单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈对SBS阈值特性的影响。本发明为通过抑制弱反馈提升SBS阈值提供重要参考依据。

主权项：1.单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈强弱评价系统，其特征在于，包括单频相位调制激光产生单元、输入端平均功率测量单元、环形器、主放大器、回光功率探测单元、放大器输出功率探测单元和数据处理单元；单频相位调制激光产生单元，用于产生单频且经相位调制后的单频相位调制激光；输入端平均功率测量单元，用于预先测量单频相位调制激光产生单元输出激光的平均功率，测量到的平均功率即主放大器输入端平均功率；环形器，具有三个端口，由输入端平均功率测量单元测量完单频相位调制激光产生单元输出激光的平均功率后，单频相位调制激光产生单元的输出端连接环形器的1#端口，环形器的2#端口连接主放大器的输入端，环形器的3#端口连接回光功率探测单元，主放大器的输出端连接放大器输出功率探测单元，单频相位调制激光产生单元输出激光从环形器的1#端口进入后由环形器的2#端口输入到主放大器，来自主放大器的反馈回光经环形器的2#端口进入后由环形器的3#端口输入到回光功率探测单元；数据处理单元，与回光功率探测单元和放大器输出功率探测单元实现实时通信，获取工作在SBS阈值以下、不同泵浦功率下的放大器输出功率和回光功率，计算得到功率提升过程中放大器输出功率和回光功率的平均值，得到平均输出激光功率和平均回光功率，基于主放大器输入端平均功率、平均输出激光功率和平均回光功率计算主放大器弱反馈的反馈率，基于反馈率的大小评价主放大器弱反馈的强弱，反馈率越大，表明弱反馈越强，其中反馈率R的计算公式如下： 其中：Pia表示主放大器输入端平均功率，Poa和Pba分别表示平均输出激光功率和均回光功率；所述数据处理单元根据反馈率R计算单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器弱反馈对SBS阈值特性的影响，包括： 其中，*表示共轭项，下标s和B分别表示单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中的信号光和SBS布里渊斯托克斯光；和As分别表示单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中的信号光光场的频域和时域复振幅；和AB分别表示单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中的SBS布里渊斯托克斯光光场的频域和时域复振幅；和分别表示单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中的信号光和SBS布里渊斯托克斯光频域振幅沿光纤长度的偏微分，i为虚数，ω为参考角频率，νs是光场传播的群速度，α是光纤的损耗系数，γ为非线性克尔系数，Q为声场的时域复振幅，ΓB为声场阻尼系数，ΩB为声波场的角频率，F{*}和F-1{*}分别表示傅里叶变换和傅里叶反变换；Qn为SBS效应的初始噪声项；L为单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中主放大器增益光纤的长度，R为反馈率；As0为注入到单频相位调制高功率窄线宽光纤激光主放大器前单频相位调制激光的时域复振幅，为相位调制信号，In为强度噪声的相对强度，X0和X1为两个标准化的随机变量；两个耦合系数κ1和κ2表示为: 式中，νA为单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中主放大器增益光纤中声场的传播速度，ωs为信号光的角频率，γe为二氧化硅的电致伸缩常数，ns为单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中主放大器增益光纤其纤芯的折射率，c为真空中的光速，ρ0为单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中主放大器增益光纤的密度，Aeff为单频相位调制高功率窄线宽光纤放大器中主放大器增益光纤的有效模场面积；稀土离子增益的影响，通过稳态速率方程得到：gs＝ΓsN2σe-N1σaΓs是信号光的重叠因子，σe和σa是掺杂离子的吸收和发射截面，N1和N2分别表示基态和激发态单位体积的掺杂离子数,N1+N2＝N0,N0为纤芯掺杂离子浓度；fSE为自发辐射噪声在频域上的复振幅，其振幅和相位均满足均值为零的高斯随机过程： 式中*为平均值运算，DFF为扩散系数，δ为Dirac函数。

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