26光纖的非線性光學效應

1、26光纖的非線性光學效應 在高強電磁場中任何介質對光的效應都會變成非線在高強電磁場中任何介質對光的效應都會變成非線性，光纖也不例外。性，光纖也不例外。 盡管用于光纖的玻璃材料的非線性很弱，但由于纖盡管用于光纖的玻璃材料的非線性很弱，但由于纖芯小，纖芯內場強非常高，且作用距離長，使得光芯小，纖芯內場強非常高，且作用距離長，使得光纖中的非線性效應會積累到足夠的強度，導致對信纖中的非線性效應會積累到足夠的強度，導致對信號的嚴重干擾和對系統(tǒng)傳輸性能的限制。號的嚴重干擾和對系統(tǒng)傳輸性能的限制。 反之，可以利用非線性現(xiàn)象產(chǎn)生有用的效應。比如反之，可以利用非線性現(xiàn)象產(chǎn)生有用的效應。比如開發(fā)放大器、調制器等新

2、型器件。開發(fā)放大器、調制器等新型器件。 導致新的學科分支導致新的學科分支非線性光纖光學。非線性光纖光學。nSBS、SRS及及FWM過程所引起的波長信道過程所引起的波長信道的增益或損耗與光信號的強度有關。這些非的增益或損耗與光信號的強度有關。這些非線性過程對某些信道提供增益而對另一些信線性過程對某些信道提供增益而對另一些信道則產(chǎn)生功率損耗，從而使各個波長間產(chǎn)生道則產(chǎn)生功率損耗，從而使各個波長間產(chǎn)生串擾。串擾。nSPM和和XPM都只影響信號的相位，從而使都只影響信號的相位，從而使脈沖產(chǎn)生啁啾，這將會加快色散引起的脈沖脈沖產(chǎn)生啁啾，這將會加快色散引起的脈沖展寬，尤其在高速系統(tǒng)中。展寬，尤其在高速系統(tǒng)

3、中。在光纖中傳輸中光脈沖，脈沖從前到后頻率有變化叫做啁啾。在光纖中傳輸中光脈沖，脈沖從前到后頻率有變化叫做啁啾。1effLLeffdzzPPL00)(1LLzedze10 rreffrdrdrIrdrdrIA,22effBeffthLgAP/21BthgwP/ )(212effReffthLgAP/16RthgwP/ )(162mWPWcmgmAkmLthReffeff560,/107,50,20112SRSSRS的閾值功率較高。由于光波系統(tǒng)中的注入功的閾值功率較高。由于光波系統(tǒng)中的注入功率一般低于率一般低于10mW10mW，因此，因此SRSSRS一般對光纖損耗不一般對光纖損耗不起作用。起作用

4、。222),(EnnEn一、自相位調制SPMn折射率非線性分量的出現(xiàn)將引起導模傳播常數(shù)的變折射率非線性分量的出現(xiàn)將引起導模傳播常數(shù)的變化，使傳播常數(shù)增加了一附加項：化，使傳播常數(shù)增加了一附加項：effAn22P 非線性相移非線性相移ineffeffeffinLNLPALnLPdZZP)/2()(20 頻率啁啾dtdPALndtdineffeffspm2)(21SPM特點nSPM導致頻率啁啾，正比于光強對時間的微分導致頻率啁啾，正比于光強對時間的微分n頻率啁啾將導致脈沖譜寬增加頻率啁啾將導致脈沖譜寬增加nSPM與色散共同作用，在正常色散區(qū)，加劇脈沖與色散共同作用，在正常色散區(qū)，加劇脈沖展寬速度；

5、在反常色散區(qū)減低脈沖展寬速度展寬速度；在反常色散區(qū)減低脈沖展寬速度(但但SPM將導致脈沖畸變將導致脈沖畸變)，在一定條件下，可以使色，在一定條件下，可以使色散效應與散效應與SPM效應互相抵消，實現(xiàn)脈沖無畸變傳效應互相抵消，實現(xiàn)脈沖無畸變傳輸輸-孤子孤子n非線性效應產(chǎn)生的自相位調制一般不大，對非線性效應產(chǎn)生的自相位調制一般不大，對IM/DD系統(tǒng)無關緊要，但在級聯(lián)放大系統(tǒng)和系統(tǒng)無關緊要，但在級聯(lián)放大系統(tǒng)和WDM系統(tǒng)中則不容忽視，在相干波系統(tǒng)中也不能系統(tǒng)中則不容忽視，在相干波系統(tǒng)中也不能忽視忽視二、互相位調制XPMn在多波長系統(tǒng)中（在多波長系統(tǒng)中（WDM），光強的變化引起相位的變化，），光強的變化引起相位的變化，由于相鄰信道間的相互作用，引起交叉相位調制。由于相鄰信道間的相互作用，引起交叉相位調制。 XPM是不同波長的光脈沖在光纖中共同傳輸時引起的一種光場是不同波長的光脈沖在光纖中共同傳輸時引起的一種光場的非線性相移。的非線性相移。n特點：特點：信道光信號產(chǎn)生的非線性相移不僅取決于其自身的信道光信號產(chǎn)生的非線性相移不僅取決于其自身的強度或功率，也取決于其他信道信號功率，因而第強度或功率，也取決于其他信道信號功率，因而第j信道的信道的相移可寫為：相移可寫為：MjmmjeffjNLPPL2三、四波混頻F