Scattering Brillouin stimolato

Lo scattering Brillouin stimolato è l'interazione parametrica tra la luce della pompa, le onde di Stokes e le onde acustiche. Può essere considerato come l'annichilazione di un fotone di pompa, producendo contemporaneamente un fotone di Stokes e un fonone acustico.

La potenza di soglia Ts Pth è correlata al coefficiente di attenuazione a della fibra, alla lunghezza effettiva Leff della fibra, al coefficiente di guadagno Brillouin gB e all'area effettiva Aeff della fibra, e può essere scritta approssimativamente come:

Quando L è sufficientemente lungo, Leff ≈ 1/a, e Aeff può essere sostituito da πw2, dove w è il raggio del campo modale:

Quando il guadagno di picco è gB≈5x10-11m/W, Pth può essere basso fino a 1 mW, soprattutto con la perdita più bassa di 1550 nm, che limiterà notevolmente la potenza di iniezione del sistema di onde luminose. Tuttavia, la stima di cui sopra ignora l’effetto dell’ampiezza spettrale relativo alla luce incidente e la potenza di soglia può aumentare fino a 10 mW o superiore in un sistema tipico.

La larghezza di banda del guadagno dello scattering Brillouin stimolato è stretta (circa 10 GHz), il che indica che l'effetto SBS è limitato a un singolo canale di lunghezza d'onda del sistema WDM. La potenza di soglia è correlata alla larghezza della linea della sorgente luminosa. Più stretta è la larghezza della linea della sorgente luminosa, minore è la potenza di soglia.

Di solito, abbiamo i seguenti metodi per ridurre l'impatto di SBS sul sistema:

Ridurre la potenza in ingresso della fibra (ridurre l'intervallo di relè);

Aumentare la larghezza della linea della sorgente luminosa (limitazione della dispersione);

In generale, l'SBS è un fattore dannoso nei sistemi di comunicazione in fibra ottica e dovrebbe essere ridotto al minimo. Tuttavia, poiché può amplificare il campo luminoso trasferendo l'energia del campo della pompa con una lunghezza d'onda adeguata a un campo luminoso di un'altra lunghezza d'onda, può essere utilizzato per realizzare amplificatori Brillouin. Tuttavia, a causa dello spettro di guadagno ristretto, anche la larghezza di banda dell'amplificatore è molto ridotta.