基于受激布里渊散射的长寿命宽带光存储器的研究

利用受激布里渊散射（SBS）在光纤中存储光具有简单易实现、存储时间连续可调、对光的工作频率没有限制、可实现对多个光脉冲进行存储等优点。但是SBS光存储器研究中也有很多问题急需解决。最主要的问题是存储器的带宽窄、存储寿命短和所需的读、写脉冲的功率大等问题。针对这些问题，申请人作了大量的文献调研和基础理论研究工作，提出了一个有创新性的研究方案。读脉冲和写脉冲分别用不同的激光器控制，并使用噪声源对激光器进行调制，从而对读、写脉冲的布里渊增益和吸收谱进行控制和裁剪，以实现宽带光存储和获得高的读出效率的目标。本申请还用硫系玻璃光纤取代单模光纤作为非线性介质。因为该光纤具有长的声子寿命和大的布里渊增益，所以，一方面可以补偿可能由于增加存储器的带宽而带来的对存储寿命的牺牲，实现数据脉冲的存储时间大范围可调的方案；另一方面能够有效的降低读、写脉冲的峰值功率到瓦的量级，使SBS光纤存储器向着实用化迈进一步。

利用受激布里渊散射（SBS）在光纤中存储光具有简单易实现、存储时间连续可调、对光的工作频率没有限制、可实现对多个光脉冲进行存储等优点。本项目对利用受激布里渊散射进行光速控制并实现光存储进行了深入的理论和实验研究。在理论上以光和物质作用的耦合波方程为基础，一方面考虑了读、写脉冲被调制时，增益带宽是读、写脉冲谱与布里渊增益线的卷积。另一方面考虑了声波场对布里渊增益与吸收带宽的影响，建立了SBS宽带光存储过程的理论模型，并对理论模型进行计算机模拟。研究了光存储过程中非线性光学介质、读、写和数据脉冲的强度、时间线型、脉冲宽度、频率分布等各种因素对存储时间的可调谐范围、读出效率和数据脉冲保真度的影响。在实验上从快慢光的研究开始，先研究了周期信号的增进和延迟的规律，然后又研究了ns级激光脉冲增进和延迟的规律，都取得了较好的结果。特别是1ns激光脉冲在单模光纤中在较低的泵浦功率下被延迟了1.5ns，几乎无畸变；1ns激光脉冲在单模光纤中被增进了1ns，也几乎无畸变。还研究了基于受激布里渊散射的ns级激光脉冲的调制现象，这在以往的文献中未见报道。最后在实验上实现了ns级激光脉冲的光存储，但是因为读、写和数据脉冲都很窄，同步困难，并且存储的数据脉冲不是特别稳定。通过本项目的研究，对用受激布里渊散射的方法实现ns级激光脉冲的快慢光和光存储的应用提供了实验依据和理论指导。