在平面波近似下,由波动方程和拉曼介质的物质方程出发,忽略受激拉曼散射的瞬态效应,得到了描述外腔泵浦反斯托克斯激光器中一阶反斯托克斯光、泵浦光和一至三阶斯托克斯光相互作用的耦合波方程。引入归一化参量对方程组进行归一化处理,通过对归一化耦合波方程组进行数值求解,分析了归一化拉曼增益系数、归一化泵浦脉冲宽度和归一化波失配对外腔泵浦反斯托克斯激光器性能的影响。将实验数据代入耦合波方程中进行了验证,理论估算出的反斯托克斯光转化效率与文献报道数据基本一致,证明了该理论模型的正确性。通过分析理论计算结果提出了提高外腔泵浦反斯托克斯激光器转化效率的途径及辅助激光器设计的方法。

为研究受激布里渊散射(SBS)慢光效应的物理机制，研究了Stokes光与布里渊声场之间的反Stokes散射，以及它与SBS慢光之间的内在联系。理论上证明了在SBS中除了泵浦光外，Stokes散射光与布里渊声场之间也满足散射条件，可发生反Stokes散射。该散射过程是泵浦光的Stokes散射的逆过程，因此泵浦光和Stokes光在布里渊声场中经历往返式散射。在此物理前提下建立了SBS慢光模型，其中Stokes光经历多次散射而光程变大，从而产生了慢光。模型所给出的Stokes脉冲的慢光延迟量与前人得到的结果吻合，表明SBS中存在Stokes光的反Stokes散射，多次散射导致的光程变大是产生SBS慢光效应的物理根源。

文章作者在对光纤背向喇曼散射温度效应进行理论分析的基础上, 对基于反斯托克斯/斯托克斯散射光强比值型的光纤分布式喇曼温度传感系统作了详细的研究, 对系统主要器件的要求进行了计算,研制了基于单模光纤的5 km分布式温度传感器。实验表明, 系统能精确地进行分布式测温, 温度分辨率为1 ℃, 空间分辨率为2 m。

基于光时域反射技术(OTDR)的原理,建立了拉曼散射分布式光纤多点温度测量系统,提出了一种新型的解调方法,即循环解调方法,用最近已知OTDR温度曲线解调下一个待测点OTDR温度曲线.通过实验验证了理论分析的正确性,该系统能够抑制温漂噪声的积累,防止瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,其空间分辨力小于3m,温度分辨力约为±3℃,时间分辨力不大于3min.

利用波长为905 nm，GaAs大功率半导体脉冲激光器为泵浦光源，采用光时域反射OTDR(Optical time-domain reflectometry)技术，以及高速采样平均技术对芯径为50／125 μm，1 km长的GI多模光纤的后向散射光光谱进行了分析与测量.着重研究了光谱成份中，强度仅为入射光强的10-8～10-9极其微弱的反斯托克斯散射光的温度特性及其应用—分布光纤温度传感系统.