Analysis of characteristics of Mandelstam–Brillouin scattering in varieties of erbium optical fibers

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The research presents the results of testing the Mandelstam–Brillouin scattering parameters for several types of optical fibers doped with erbium and cerium ions. The obtained Brillouin reflectograms of different types are shown. The frequency characteristics of Brillouin scattering are drawn. Estimates of the initial values of the Brillouin frequency shift and the behavior of the reflectograms of the back reflected signal level for the studied fiber varieties are presented. A comparative analysis of the obtained parameters of various types of erbium optical fibers is carried out.

About the authors

Igor V. Bogachkov

Omsk State Technical University

Author for correspondence.
Email: bogachkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7019-1784
SPIN-code: 7115-6052
Scopus Author ID: 3699775670
ResearcherId: A-7770-2015

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Communications and Information Security Department

Russian Federation, Omsk

References

  1. Bogachkov I. V. Opredeleniye raznovidnostey opticheskikh volokon i rannyaya diagnostika ikh fizicheskogo sostoyaniya na osnove analiza kharakteristik rasseyaniya Mandel’shtama–Brillyuena [Determination of optical fiber varieties and early diagnosis of their physical condition based on the analysis of Mandelstam–Brillouin backscatter parameters] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2024. No. 2 (190). P. 107–116. doi: 10.25206/1813-8225-2024-190-107-116. EDN: XDUAQS. (In Russ.).
  2. Bogachkov I. V. Researches of the Mandelstam–Brillouin backscatter spectrum in the erbium-doped optical fiber // T-comm. 2017. Vol. 11, no. 6. P. 59–63. (In Engl.).
  3. Ruffin A. B., Li M.-J., Chen X. [et al.]. Brillouin gain analysis for fibers with different refractive indices // Optics Letters. 2005. Vol. 30 (23). P. 3123–3125. doi: 10.1364/ol.30.003123. (In Engl.).
  4. Krivosheev A. I., Konstantinov Y. A., Barkov F. L. [et al.]. Comparative analysis of the Brillouin frequency shift determining accuracy in extremely noised spectra by various correlation methods // Instruments and experimental techniques. 2021. Vol. 64 (5). P. 715–719. doi: 10.1134/S0020441221050067. EDN: UVUFPP. (In Engl.).
  5. Koyamada Y., Sato S., Nakamura S. [et al.]. Simulating and designing Brillouin gain spectrum in single-mode fibers // Lightwave Technol. 2004. Vol. 22 (2). P. 631–639. doi: 10.1109/JLT.2003.822007. (In Engl.).
  6. Belokrylov M. E., Claude D., Konstantinov Y. A. [et al.]. Method for increasing the signal-to-noise ratio of Rayleigh back-scattered radiation registered by a frequency domain optical reflectometer using two-stage erbium amplification // Instruments and Experimental Techniques. 2023. Vol. 66 (5). P. 761–768. doi: 10.1134/S0020441223050172. (In Engl.).
  7. Krivosheev A. I., Barkov F. L., Konstantinov Y. A. [et al.]. State-of-the-Art methods for determining the frequency shift of Brillouin scattering in fiber-optic metrology and sensing // Instruments and Experimental Techniques. 2022. Vol. 65 (5). P. 687–710. doi: 10.1134/S0020441222050268. (In Engl.).
  8. Kobyakov A., Sauer M., Chowdhury D. Stimulated Brillouin scattering in optical fibers // Advances in Optics and Photonics. 2010. Vol. 2 (1). P. 1–59. doi: 10.1364/AOP.2.000001. (In Engl.).
  9. Bao X., Chen L. Recent progress in Brillouin scattering based fiber sensors // Sensors. 2011. Vol. 11. P. 4152–4187. doi: 10.3390/s110404152. (In Engl.).
  10. Bogachkov I. V., Trukhina A. I., Gorlov N. I. The study of the Mandelstam–Brillouin scattering in erbium optical fibers // Systems of signals generating and processing in the field of onboard communications – Proceedings. Moscow, 2019. P. 1–6. doi: 10.1109/SOSG.2019.8706720. EDN: PXJTGI. (In Engl.).
  11. Bogachkov I. V., Gorlov N. I. Researches of the Mandelstam–Brillouin backscatter features in the erbium-doped optical fiber // 14th International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE–2018): Proceedings. In 8 vols. Novosibirsk, 2018. Vol. 1, Part 1. P. 322–326. doi: 10.1109/APEIE.2018.8545024. EDN: MBEXYM. (In Engl.).
  12. Bogachkov I. V. The experimental researches of the Mandelstam–Brillouin scatter characteristics in erbium optical fibers of various kinds // T-comm. 2019. Vol. 13, no. 4. P. 70–75. (In Engl.).
  13. Tartara L., Codemard C., Maran J. [et al.]. Full Modal Analysis of the Brillouin Gain Spectrum of an Optical Fiber // Optics Communications. 2009. Vol. 282 (2). P. 2431–2436. doi: 10.1016/j.optcom.2009.03.012. (In Engl.).
  14. Dragic P. D. Estimating the effect of Ge doping on the acoustic damping coefficient via a highly Ge-doped MCVD silica fiber // Journal of the Optical Society of America B. 2009. Vol. 26 (8). P. 1614–1620. doi: 10.1364/JOSAB.26.001614. (In Engl.).
  15. Law P.-C., Liu Y.-Sh., Croteau A., Dragic P. D. Acoustic coefficients of P2O5-doped silica fiber: acoustic velocity, acoustic attenuation, and thermo-acoustic coefficient // Optical Materials Express. 2011. Vol. 1, no. 4. P. 686–699. doi: 10.1364/OME.1.000686. (In Engl.).
  16. Zou W., He Z., Hotate K. Experimental study of Brillouin scattering in fluorine-doped single-mode optical fibers // Optics Express. 2008. Vol. 16. P. 18804–18812. doi: 10.1364/OE.16.018804. (In Engl.).
  17. Gorshkov B. G., Yüksel K., Fotiadi A. A. [et al.]. Scientific applications of distributed acoustic sensing: State-of-the-Art review and perspective // Sensors 2022. Vol. 22, no. 1033. doi: 10.3390/s22031033. (In Engl.).
  18. Barkov F. L., Konstantinov Y. A., Krivosheev A. I. A novel method of spectra processing for Brillouin optical time domain reflectometry // Fibers. 2020. Vol. 8, no. 9. P. 1–11. doi: 10.3390/FIB8090060. (In Engl.).
  19. Afshar S., Kalosha V. P., Bao X., Chen L. Enhancement of stimulated Brillouin scattering of higher-order acoustic modes in single-mode optical fiber // Optics Letters. 2005. Vol. 30 (20). P. 2685–2687. doi: 10.1364/OL.30.002685. (In Engl.).
  20. Park K., Jeong Y. A quasi-mode interpretation of acoustic radiation modes for analyzing Brillouin gain of acoustically antiguiding optical fibers // Optics Express. 2014. Vol. 22, no. 7. P. 2–13. doi: 10.1364/OE.22.007932. (In Engl.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».