近日，上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网国家重点实验室培育基地王廷云教授团队张亮教授、庞拂飞教授在光纤非线性效应调控方面取得重要突破。课题组提出并实验验证了一种在少模光纤中调控模内前向受激布里渊散射（FSBS）的新机制。相关研究成果以“Harnessing Intra-Mode Forward Stimulated Brillouin Scattering in Few-Mode Optical Fibers”为题，发表于国际光学顶级期刊《Laser & Photonics Reviews》（IF=10）。上海大学为论文第一完成单位，通信学院博士生李依纯（导师：张亮教授）为论文第一作者，张亮教授、庞拂飞教授与智利Técnica Federico Santa María大学Marcelo A. Soto副教授为共同通讯作者。本工作得到上海大学王廷云教授的悉心指导。该研究得到了国家自然科学基金委、111计划学科创新引智基地、上海市专业技术服务平台以及智利国家研究与发展机构的资助。
前向受激布里渊散射（FSBS）是光纤中的一种重要光机械非线性效应，在精密测量和光电器件中具有应用价值。然而，传统研究主要集中于单模光纤中基模激发的FSBS过程，其高阶声模共振幅度较低，限制了应用潜力。利用少模光纤等特种光纤中高阶光模式的空间特性调控FSBS增益谱，是一个关键且尚未充分探索的领域。
针对这一挑战，研究团队首次在少模光纤中提出并实验验证了模内FSBS谱的主动调控机制，通过选择特定高阶光模式（如LP11模），精确激发少模光纤中高阶声学模式与光学力的强耦合。基于全矢量有限元理论模型（图1（a））与实验验证（图1（b）），成功验证了由高阶光模式诱导的高阶声模共振显著增强作用。当光模式切换至更高阶（LP01/LP11/LP21/LP02模式），可实现FSBS谱动态频谱裁剪，灵活实现FSBS增益谱从单峰到多峰（双峰/三峰）的形态重构（图1（c）），提供了一种无需改变光纤几何结构即可动态“裁剪”FSBS谱响应的新途径。
图1 （a）少模光纤中模内FSBS的全矢量有限元模拟；（b）实验装置图；（c）少模光纤中基于高阶光模式的模内FSBS谱调控。
该工作首次揭示了高阶光模对FSBS声光互作用的核心调控作用，开创了"光学模式定制声场模式光机械"的新范式。所提出的全光纤动态调控机制，为开发高性能声光器件（如可调谐窄带微波光子滤波器、高灵敏度分布式光机械传感器）提供了全新技术路径，在超精密传感、高速光信号处理及量子信息领域具有重要应用潜力。
本研究工作依托上海大学特种光纤与光接入网国家重点实验室培育基地开展，该基地的张亮、庞拂飞教授课题组长期深耕于特种光纤制备、核心器件及系统开发应用研究，与国际顶尖科研团队保持紧密合作，积极推动科研成果服务于国家重大战略需求。
论文信息：
Li, Y., Zhang, L., Zhu, M., Wei, H., Zeng, X., Liu, Y., Pang., F, Wang., T, & Soto, M. A. Harnessing Intra‐Mode Forward Stimulated Brillouin Scattering in Few‐Mode Optical Fibers. Laser & Photonics Reviews, e02295 (2025).
论文连接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202402295
