单模光纤中受激布里渊散射阈值研究

文章编号:100520086(2001)0420340204SBS-FO G中受激布里渊散射光偏振特性的理论分析3α延凤平,简水生(北方交通大学光波技术研究所,北京100044) 摘要:本文考虑了双折射效应对保偏光纤两个偏振主轴方向上受激布里渊散射(SBS光增益的影响,利用Jones矩阵理论分析了受激布里渊散射光纤陀螺(SBS2FO G)敏感环中在保偏光纤熔接点处进行Η角的偏振主轴旋转后受激布里渊散射光的偏振特性。

得出当Η=90°时,在敏感环中的受激布里渊散射光不仅具有最大偏振度,而且还使其中的两个本征偏振态(ESO P)达到稳定的结论。

关键词:保偏光纤;受激布里渊散射;本征偏振态中图分类号:TN253;O43613 文献标识码:ATheoretica l Ana lysis of Polar iza tion Property of the Sti m ula ted Br illou i nSca tter i ng L ight i n Sti m ula ted Br illou i n Sca tter i ng F iber Optic GyrosYAN Feng2p ing,J I AN Shu i2sheng(Institute of L igh tw ave T echno logy,N o rthern J iao tong U niversity,Beijing100044,Ch ina)Abstract:T he po larizati on degree and po larizati on stability of the eigen state of po larizati on(ESO P)ofthe sti m ulated B rillouin scattering ligh t in the sensing co il w ere theo retically analyzed fo r the sti m ulatedB rillouin scattering fiber op tic gyro s(SBS2FO G)based on the Jones m atrix theo ry and first o rder ran2dom coup ling effect betw een tw o po larizati on axes of the po larizati on m aintaining fiber.T he conclusi onsabout stability of the ESO P and po larizati on degree of the sti m ulated B rillouin scattering ligh t w ere ob2tained.Key words:po larizati on m aintaining fiber;sti m ulated B rillouin scattering(SBS);eigen state of po lariza2ti on(ESO P)1　引　言 光纤陀螺的研究已经进入到第3代,即受激布里渊散射光纤陀螺(SB S2FO G)。

目 录1 概述 ..................................................................... 1 2 缩略语 ................................................................... 1 3 SBS理论 (1)3.1 物理过程 ............................................................ 2 3.2 阈值特性 ............................................................ 2 4 SBS阈值功率的测试装置 . (3)4.1 光源 ................................................................ 4 4.2 掺铒光纤放大器 ...................................................... 4 4.3 可变光衰减器 ........................................................ 4 4.4 光纤偏振控制器 ...................................................... 4 4.5 耦合器和环形器 ...................................................... 5 4.6 耦合器尾纤与接续 .................................................... 5 4.7 端口C光纤连接 ....................................................... 5 4.8 功率计 .............................................................. 6 5 测试程序 .. (6)5.1 反射功率测试 ........................................................ 6 5.2 输入功率测试 ........................................................ 7 6 系统测试的重复性 ......................................................... 7 7 SBS阈值定义 .. (7)7.1 定义A ............................................................... 9 7.2 定义B ............................................................... 9 8 测试结果的分析和计算 .. (9)8.1 采用定义A时的数据分析 ............................................... 9 8.2 采用定义B时的数据分析 .............................................. 10 8.3 测试和计算的重复性 ................................................. 10 8.4 试验数据与理论计算 ................................................. 11 8.5 dBm与mW的转换 ...................................................... 11 8.6 长度归一化 ......................................................... 11 8.7 衰减归一化 ......................................................... 13 9 结果 .................................................................... 13 参考文献 (14)电话：82054513 h t t p ://w w w .p t s n .n e t .c n单模光纤的受激布里渊散射阈值测试方法简介：本研究报告参考了ITU-T G.650.2(2007)中对于受激布里渊散射阈值的定义和测试方法，基于实际的测试实验结果，给出了受激布里渊散射阈值功率的两种定义方法和对应的实验装置仪器，并详细说明了测试过程中的具体操作及要求。

一．问题界定与描述1. 受激散射与自发散射在自发散射中，散射的发生是由于材料的光学性质自发微扰而形成的，并且这种自发微扰主要是由于热力学量的随机涨落而形成的。

因此，在自发散射中，认为入射的光场并不影响材料的光学性质。

自发布里渊散射（Spontaneous Brillouin Scattering ，SpBS ）就可能是材料中的压力随机扰动造成的。

在受激散射中，光强足够强以至于能够改变材料的光学性质从而产生比较强的散射。

受激布里渊散射（SBS ）可以描述为：入射光（频率为1ω）与自发产生的散射光（频率为2ω）相干涉产生一个12ωω-的干涉频率项，通过材料的某一物理机制，材料对这一干涉频率项产生响应，该响应可作为声波场的源，激励声波，使得材料的光学性质发生改变，进一步加强散射效果。

2. 受激布里渊散射的机制在SBS 中，有两种物理机制能够使得信号光和散射光干涉之后能够驱动声波。

一种机制是电致伸缩效应；一种机制是光吸收效应。

粗略地讲，电致伸缩效应是指材料在高光强的区域会变得更加密集；而光吸收效应是指材料在高光强的区域会发生膨胀。

由于电致伸缩响应要比光吸收效应要普遍得多，并且在光纤中，光吸收效应可以忽略不计，因此在光纤中，一般只考虑基于电致伸缩效应的SBS 。

3. 前向SBS 和后向SBS在一般的理论描述中，认为在光纤中只有后向的布里渊散射光，而无前向布里渊散射光。

这实际上是不正确的。

在光纤中也存在前向的布里渊散射光。

在本文中我们只讨论后向布里渊散射光。

这样，我们所描述的对象就是光纤中的基于电致伸缩效应的后向布里渊散射。

二．布里渊散射的热力学理论1. 基本理论我们从宏观的热力学理论的角度来讨论材料的光学性质的改变。

热力学量包括密度ρ、温度T 、熵S 、压强P 。

一般认为，温度与密度为一对独立的热力学量，熵与压强为一对热力学量。

对于非混合的材料，材料相对介电常数r ε仅为密度ρ和温度T 的函数，即(,)r r T εερ=。

光纤激光受激布里渊散射的动力学特性研究光纤激光中受激布里渊散射表现出了丰富的动力学特性,近年来已经引起了广泛的关注。

基于这些动力学特性,受激布里渊散射已经被广泛用于实现光通信系统中的布里渊放大器、光纤传感、脉冲压缩、信号处理技术(如光存储以及快慢光等)以及产生不同种类的光源。

然而在这些与受激布里渊散射相关的应用当中,仍然存在一系列的问题,如光纤激光器中有源增益对受激布里渊散射过程的影响、共振频率失谐对受激布里渊散射动力学特性的影响、受激布里渊散射过程中泵浦光和斯托克斯光之间的瞬时能量流动特性以及多模光纤中受激布里渊散射的动力学特性和阈值特性等,尚未有明确解释,需要进一步深入研究。

另外在高功率窄线宽脉冲光纤激光器中,包括受激布里渊散射在内的各种非线性效应已经成为限制其功率进一步提升进而制约其在地球科学、原子分子物理、频率变换、光束合成等领域的应用前景的主要因素。

本文针对上述问题开展了针对性的理论和实验研究,主要内容如下:论文首先回顾了目前关于光纤中受激布里渊散射动力学特性的研究进展,详细介绍了分别在单模和多模光纤内与受激布里渊散射效应相关的各种动力学特性的研究,阐明了进一步拓展和深入研究受激布里渊散射在光纤激光中的动力学特性的意义。

针对在高损耗稀土离子掺杂光纤激光器中的受激布里渊散射过程,从实验和理论两个方面证明了混合的布里渊和有源增益可以支持部分锁模现象的出现。

首先,设计了相应的实验方案,实验结果表明为了使得激光器内部分锁模现象能够出现,需要布里渊和有源增益同时存在;其次,还建立了描述这一动态过程的理论模型,较好地解释了实验结果;最后详细阐述了导致不同斯托克斯纵模之间相位实现部分同步的物理机制。

针对在连续泵浦下无外界反馈光纤中的受激布里渊散射过程,研究了共振频率失谐对受激布里渊散射动力学特性的影响。

从数值和理论结果中首次发现在无需克尔效应的参与下,共振频率失谐可以使得受激布里渊散射过程表现出丰富的动力学特性。

单模光纤SBS阈值的研究
单模光纤SBS 阈值的研究
孙丽妍1，2，黄民双2，黄军芬2，龙腾宇2
【摘要】研究了阈值增益系数与光纤长度的关系，计算了受激布里渊散射的理论阈值。

设计并搭建了受激布里渊散射阈值测量系统，在常温状态下对5 km SMF28 的受激布里渊散射阈值进行了测量，测得的阈值为7 mW，这与受激布里渊散射的经典阈值估算模型计算所得的结果存在一定差异。

研究其时域特性并分析了偏振态对受激布里渊散射的影响，得到实验系统修正后的阈值计算公式。

【期刊名称】北京石油化工学院学报
【年(卷),期】2013(021)002
【总页数】4
【关键词】阈值；受激布里渊散射(SBS)；时域特性；偏振态
受激布里渊散射是光纤中重要的非线性特性［1］，不同条件下受激布里渊散射的阈值不同。

在传统的光纤通信中，通常对系统产生信噪比下降等危害，所以人们总是想方设法抑制受激布里渊散射的发生［2］。

随着对光纤传感器研究的深入，受激布里渊散射在其领域中占有不可或缺的地位，人们越来越意识到受激布里渊散射的重要性［3-4］，所以研究受激布里渊散射的阈值特性也就成为其中一项必然的任务。

阈值特性是受激布里渊散射的重要特性之一，当光纤的入射泵浦光的功率较小时，光纤中不会产生非线性现象，输出的光功率与入射光功率成线性变化。

当入射泵浦光功率增大到一定值时，光纤中就会产生非线性效应。

由于受激布里渊散射具有低阈值的特性，所以很容易发生非线性效应。

因此将背向散射光迅。

单模光纤参数对布里渊散射阈值的影响王菊巍;薛乐梅【摘要】Both Spontaneous Brillouin scattering model and stimulated Brillouin scattering model are applied for the analysis of the threshold for stimulated Bdllouin scattering in short and long SMF respectively at 1550nm communication window.For short distance transmission the dependency of the threshold exponential gain on fiber numerical aperture and fiber length is studied.%应用自发布里渊散射模型和受激布里渊散射模型,在1550nm通信窗口,分别对短距离和长距离普通单模光纤中的布里渊散射阈值进行了研究.对于短距离传输,分析了自发布里渊阈值增益系数与光纤数值孔径以及有效长度的依赖关系.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2013(037)006【总页数】4页(P56-59)【关键词】单模光纤;布里渊散射;阈值增益系数【作者】王菊巍;薛乐梅【作者单位】青海大学基础部,西宁810016;兰州理工大学理学院,兰州730050;青海大学基础部,西宁810016【正文语种】中文【中图分类】TN929.110 引言受激布里渊散射 (stimulated Brillouin scattering,SBS)过程是一种受激的非线性过程，是泵浦波、斯托克斯波与声波之间的相互作用[1]。

SBS阈值是非常低的，所以布里渊散射是光纤中主要存在的一种非线性效应。

Smith从理论上估算出了SBS阈值的方法，这种计算方法是建立在大损耗光纤当中的，而它并不适用于当今低损耗的光纤系统中。

光纤受激布里渊散射的光信号特性分析张聪;余文峰;夏珉;杨春华【摘要】In order to study effect of pulse width of pump light on Brillouin scattering light , three-wave coupling equations of stimulated Brillouin scattering in optical fiber sensing system were researched .The approximate expressions of scattering light were deduced based on frequency domain analysis and perturbation approximation theory .The influence of pulse width on Brillouin spectrum was analyzed through numerical calculation .The results show that a multi-peak structure of Brillouin scattering spectrum is gotten when the width is close to20ns(phonon lifetime).When the width is more and more close to 40ns, the main peak increases and the sub-peak decreases gradually .When pulse width is far greater than phonon lifetime , scattering spectrum appears only one peak and maintains a constant peak .The study gives references for the choose of suitable pulse width in sensing.%为了研究抽运光的脉冲宽度对布里渊散射光的影响，对光纤传感系统中基于受激布里渊散射的三波耦合方程进行了分析，采用频域分析和一种微扰近似理论推导了散射光的近似表达式，然后通过数值计算分析了散射光随着脉冲宽度的变化规律。

激光线宽对光纤受激布里渊散射阈值的影响张永宁;张明江;刘毅;张建忠;刘慧;王云才【摘要】理论分析了线宽对受激布里渊散射阈值的影响,使用噪声信号直接调制分布反馈半导体激光器构成可调线宽激光光源,搭建了受激布里渊散射阈值测量系统.结果表明,可调线宽激光的频谱与所使用的噪声信号的频谱类似,光谱与分布反馈半导体激光器输出光的光谱相比明显展宽.当可调线宽激光光源使用400 mV噪声信号进行调制时,长度为900 m单模光纤的受激布里渊散射阈值为616 mW,与使用DFB激光器测量的106 mW阈值相比,提高了7.6 dB.因此,可调线宽激光光源可以提高光纤的受激布里渊散射阈值,增加长距离光纤通信和光载电能传输系统中的光功率.【期刊名称】《深圳大学学报（理工版）》【年(卷),期】2016(033)001【总页数】7页(P89-95)【关键词】光纤非线性效应;受激布里渊散射;噪声调制;可调线宽激光光源;光纤通信;光载电能传输【作者】张永宁;张明江;刘毅;张建忠;刘慧;王云才【作者单位】新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学物理与光电工程学院,光电工程研究所,山西太原030024;新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学物理与光电工程学院,光电工程研究所,山西太原030024;新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学物理与光电工程学院,光电工程研究所,山西太原030024;新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学物理与光电工程学院,光电工程研究所,山西太原030024;新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学物理与光电工程学院,光电工程研究所,山西太原030024;新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学物理与光电工程学院,光电工程研究所,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】O437.2【光电工程 / Optoelectronic Engineering】随着光纤通信技术的发展，光纤传输距离越来越长，传输容量越来越大，这就要求尽可能增加入射到光纤中的光功率；同时，随着光载电能传输(power over fiber, PoF)系统的提出，使用光纤传输电能为远距离的电子器件进行供电成为研究热点之一[1-3]. 但是由于光纤非线性效应的影响[4-7]，当入射光功率超过光纤的非线性阈值时，光在光纤中传输时会受各种非线性效应的影响，其中，受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering, SBS) 效应使光纤的透射光功率出现饱和，即当入射光功率增加时，透射光功率不再增加，而后向散射光的功率随入射光功率的增加而增加. 因此，入射到光纤中的光功率一般小于光纤的受激布里渊散射阈值，但是长距离光纤的受激布里渊散射阈值非常低，仅有几毫瓦[2]，这就使得长距离传输光纤末端的输出光信号非常微弱，对光信号的检测、解调及PoF系统中的光电转换有很大影响. 为提高长距离传输光纤末端的光信号功率，同时满足入射光功率小于光纤受激布里渊散射阈值的要求，最简单直接的办法就是提高光纤的受激布里渊散射阈值，为此，研究提出多种提高光纤受激布里渊散射阈值的方案[8-9]，包括相位调制法[10-11]、频率抖动法[12]、沿光纤引入参量变化[13]及改变光纤横向声学特性[14]等.本研究使用噪声信号直接调制分布反馈(distributed feedback, DFB)半导体激光器构成可调线宽激光光源(linewidth variable laser source, LVLS)，从而改变光纤的受激布里渊散射阈值，达到在满足入射光功率小于光纤受激布里渊散射阈值的情况下，提高长距离传输光纤末端光信号功率的目的. 实验中可调线宽激光光源使用400 mV的噪声信号进行调制时，长度为900 m单模光纤的受激布里渊散射阈值为616 mW，与使用DFB激光器测量的106 mW阈值相比，提高了7.6 dB. 本方案与之前使用相位调制等方法[10-14]相比，结构简单实用，仅需在原有系统上添加一个白噪声信号源即可实现；同时可以根据需要灵活调节光源线宽，从而改变光纤的受激布里渊散射阈值，满足不同的实际需要.光在光纤中传输时，入射光波与光纤中声学声子的相互作用使得后向散射光中产生与入射光波频率有偏差的散射光，即布里渊散射光. 当入射光功率较小时，后向散射光中会同时产生频率下移的斯托克斯布里渊散射光和频率上移的反斯托克斯布里渊散射光[15]. 入射光功率逐渐增加至超过某一阈值时，后向散射光中的布里渊斯托克斯散射光分量随入射光功率的增加而急剧增加，而布里渊反斯托克斯散射光和瑞利散射光几乎保持不变，定义此时的入射光功率为光纤的受激布里渊散射阈值. 受激布里渊散射的理论分析有Smith模型和Küng模型[16]，通常情况下，阈值估算都可以使用以下的通用计算模型Leff=[1-exp(-αL)]/α式(1)中阈值增益系数G在Smith模型和Küng模型中都被近似为定值，其表达式为根据式(1) 至式(3)，本研究对受激布里渊散射阈值随光纤长度和激光线宽的变化进行仿真. 其中，仿真参数设置如下：入射光中心波长λ=1 550 nm；νB=10.8GHz；g0=2.0×10-11 m/W；ΔνB=30 MHz； K=2.0；k=1.38×10-23 J /K；T=300 K；声子寿命TB=10 ns；Γ=1/TB；SiO2单模光纤的模场直径d=9 μm；光纤长度L=1.0 km.图1为仿真得到的受激布里渊散射阈值随光纤长度和激光线宽的变化关系. 图1(a)表明受激布里渊散射阈值随光纤长度的增加先急剧减小，当光纤长度超过一定值后，受激布里渊散射阈值基本保持不变；对于同一长度的光纤，受激布里渊散射阈值随激光线宽的增加而增大. 图1(b)表明对于固定长度的SiO2单模光纤，受激布里渊散射阈值随入射光线宽的增加而线性增加.受激布里渊散射阈值测量的实验装置如图2. 噪声信号直接调制DFB激光器构成可调线宽激光光源，DFB激光器的中心波长为1 550.72 nm，由任意波形发生器产生的带宽为20 MHz的噪声信号进行直接调制，输出光功率约为700 μW，经掺铒光纤放大器(erbium-doped optical fiber amplifier，EDFA)1、光纤布拉格光栅滤波器(fiber Bragg grating, FBG)、扰偏器(polarization scrambler, PS)进入高功率掺铒光纤放大器2(EDFA2). 光纤布拉格光栅滤波器用于滤除EDFA1的放大自发辐射(amplified spontaneous emission, ASE)噪声；扰偏器的扰偏速率为700 kHz，扰偏后光的偏振度<5%，光源输出的激光经扰偏后消除了偏振态对受激布里渊散射阈值的影响；EDFA2用于进一步放大光功率，确保待测光纤中能够发生受激布里渊散射. 实验中使用两个光放大器是因为EDFA2的输入光功率范围为1～10 mW，DFB激光器输出光功率不能达到EDFA2可以工作的最低输入值，所以需要EDFA1先进行预放大. EDFA2的输出光经光环形器(optical circulator, OC)进入待测光纤(fiber under test, FUT)，待测光纤为900 m单模光纤，型号为G 655. 待测光纤的末端浸入折射率匹配液中，消除末端的菲涅尔反射，待测光纤的后向散射光经OC进入50∶50 的光耦合器中，输出光分别进入光功率计(power meter, PM)和光谱分析仪(optical spectrum analyzer, OSA).图3为噪声调制幅值为100 mV时，可调线宽激光光源输出光的频谱和光谱与DFB激光器输出光的频谱和光谱对比. 从中可以看出，两者之间存在明显区别. 图3(a)中的频谱是由激光经12 GHz光电探测器转换为电信号后，通过频谱分析仪(Agilent N9020A)测量的功率谱，表明输出光的光强变化情况，图中仅给出0～50 MHz的低频部分是因为40 MHz以上的可调线宽激光光源的频谱和DFB激光器的相同，所以只给出了两者之间存在差异的频段，以突显两者之间的差别.图3(a)清晰表明，可调线宽激光光源输出光的频谱在0～25 MHz范围内明显高于DFB激光器输出光的频谱，这说明可调线宽激光光源的输出光强一直在微小抖动. 图3(b)中的光谱由分辨率为1.12 pm的高分辨率光谱仪(Apex AP2041B)测得，从中可见，可调线宽激光光源输出光的光谱与DFB激光器的光谱整体相似，均为单波长输出并且中心波长相同，但是图3(b)中的插图表明可调线宽激光光源的光谱明显宽于DFB激光器的光谱，所以由噪声信号直接调制DFB激光器构成的可调线宽激光光源可以在保持DFB激光器单波长输出的情况下，展宽输出光的线宽，并且这种展宽仅对频谱的低频段有影响，对高于40 MHz的频段，可调线宽激光光源的频谱与DFB激光器的频谱相同.用延时自外差法(delayed self-heterodyne interferometer, DSHI)详细测量可调线宽激光光源的线宽和噪声信号幅值的关系如图4. 图4(a)为噪声幅值为100 mV 时，可调线宽激光光源输出光经延时自外差法测得的拍频谱，红色曲线是对拍频谱进行洛伦兹拟合得到的. 之所以对延时自外差法测得的拍频谱进行洛伦兹拟合，是考虑到半导体激光器的线型大多为洛伦兹型，而且两个洛伦兹线型的激光进行拍频，其结果也为洛伦兹型，且拍频谱的半高全宽(full width at half maximum, FWHM)为待测激光线宽的两倍[18-20]，图4(a)中拍频谱的半高全宽为111.89 MHz，所以此时可调线宽激光光源输出光的-3 dB线宽为55.95 MHz. 图4(b)表示噪声调制幅值改变时，可调线宽激光光源输出光线宽的变化情况，图中激光线宽随噪声幅值近似呈指数变化.噪声调制幅值为0 mV表示DFB激光器自由运转，此时激光线宽为2.43 MHz；噪声调制幅值为400 mV时，可调线宽激光光源的线宽最大，为379.89 MHz.图5为噪声幅值100 mV，由分辨率为0.02 nm的光谱仪(Yokogawa AQ6370C)测得的后向散射光谱随入射光功率增加的变化. 可见，入射光功率较低时，待测光纤的后向散射光中存在瑞利散射光、布里渊斯托克斯光和布里渊反斯托克斯光3个光频分量，并且布里渊斯托克斯光和反斯托克斯光对称的分布在瑞利散射光的两侧. 图5中瑞利散射光和布里渊斯托克斯光之间的频差为0.087 nm，故待测光纤的布里渊频移约为10.864 GHz. 图5曲线的整体变化趋势表明，当入射光功率较低时，随着入射光功率的增加，后向散射光谱整体升高，但是当入射光功率超过一定阈值后，瑞利散射光和布里渊反斯托克斯光不再增加，而布里渊斯托克斯光的功率随入射光功率的增加而急增，表明已经发生受激布里渊散射.实验还研究了不同噪声幅值下，可调线宽激光光源的后向散射光功率随入射光功率的变化，如图6(a). 可见，改变可调线宽激光光源的噪声调制幅值，受激布里渊散射阈值也发生变化. 使用DFB激光器作为光源时，900 m单模光纤的受激布里渊散射阈值为106 mW；而使用噪声调制幅值为400 mW的可调线宽激光光源作为测量系统的光源时，受激布里渊散射阈值提高为616 mW，与之前相比提高了7.6 dB. 图6(b)为受激布里渊散射阈值与可调线宽激光光源输出光线宽之间的关系. 可见，受激布里渊散射阈值随激光线宽的增加而增加，呈现类似负指数的分布，即受激布里渊散射阈值的增加幅度随激光线宽的增加逐渐变小. 实验中测得的受激布里渊散射阈值与可调线宽激光光源输出光线宽近似呈负指数的关系，与仿真得到的线性关系相差较大，这是因为可调线宽激光光源输出光的线宽与所用噪声调制信号的幅值呈指数关系，如图4(b). 同时仿真中所使用的布里渊散射光线宽为典型固定值30 MHz，而实际测量时发现，布里渊散射光线宽随入射光线宽的变化而变化. 所以实际测得的受激布里渊散射阈值随激光器线宽的变化并不是呈线性的，而是类似于负指数的变化.本实验使用噪声信号直接调制DFB激光器构成可调线宽激光光源，虽然具有结构简单实用，可以灵活调节输出激光线宽的优点，但同时存在激光线宽不能无限展宽的缺点，即施加噪声信号的幅值是有限制的，这种限制是由DFB激光器的阈值电流、最大工作电流和偏置电流共同决定的；噪声信号直接调制DFB激光器时，信号是直接加载于激光器的偏置电流上的，引起偏置电流的抖动，进而引起激光器内部PN结中载流子浓度的涨落．载流子浓度的变化造成了DFB激光器有源区折射率的变化，从而引起刻蚀在有源区的光栅参数的变化，由此造成了激光器输出中心波长的抖动，在宏观上观察就是激光器线宽的展宽. 本实验中所使用的DFB激光器阈值电流为20 mA，最大工作电流为40 mA，所以偏置电流的抖动范围为20～40 mA，实验中设置的偏置电流为30 mA，可以实现的最大抖动幅值为20 mA，DFB激光器的内部电阻约为25 Ω，所以噪声信号的最大幅值为500 mV (20mA×25 Ω = 500 mV)，超过500 mV的噪声信号有可能引起DFB激光器的损坏. 实验为确保DFB激光器的安全，施加的噪声信号最大为400 mV，所以本实验可以实现光源的最大线宽为379.89 MHz.利用噪声信号直接调制DFB激光器构成可调线宽激光光源，实现激光线宽的灵活可控，从而可以改变光纤传输系统中受激布里渊散射的阈值. 理论分析了光源线宽对受激布里渊散射阈值的影响，搭建了基于可调线宽激光光源的受激布里渊散射阈值测量系统. 实验结果表明，可调线宽激光光源输出光的频谱与所使用的噪声信号的频谱类似，光谱与DFB激光器输出光的光谱相比明显展宽. 可调线宽激光光源输出光线宽与所用的噪声信号幅值呈指数关系. 当可调线宽激光光源使用400 mV的噪声信号进行调制时，900 m单模光纤的受激布里渊散射阈值为616 mW，与使用DFB激光器测量的106 mW阈值相比，提高了7.6 dB. 对于光通信系统，本研究所提出的可调线宽激光光源方案因为只对频谱的低频段有影响，因此可以在保证通信系统原有性能的条件下，提高入射光功率，增加通信距离，减小光纤末端信号的解调难度，同时还可以节省成本，减少光纤通信网络中光放大器的数量等；对于PoF系统，本方案因为只需对原有的DFB激光器进行直接调制就可实现透射光功率增加7.6 dB，系统结构简单，并且可以充分利用已有的光纤网络，因此可以使PoF系统更具实用性.。