光纤的非线性光学效应VIP免费

2.62.6光纤中的非线性光学效应光纤中的非线性光学效应2.6.12.6.1概述概述2.6.22.6.2受激非弹性散射受激非弹性散射•受激布里渊散射受激布里渊散射(SBS)(SBS)•受激喇曼散射受激喇曼散射(SRS)(SRS)2.6.32.6.3非线性折射率非线性折射率•自相位调制自相位调制(SPM)(SPM)•互相位调制互相位调制(XPM)(XPM)•四波混频四波混频(FWM)(FWM)24/10/2012.6.1概述•在高强电磁场中任何介质对光的效应都会变成非线性，光纤也不例外。•尽管用于光纤的玻璃材料的非线性很弱，但由于纤芯小，纤芯内场强非常高，且作用距离长，使得光纤中的非线性效应会积累到足够的强度，导致对信号的严重干扰和对系统传输性能的限制。•反之，可以利用非线性现象产生有用的效应。比如开发放大器、调制器等新型器件。•导致新的学科分支—非线性光纤光学。24/10/202光纤中的非线性效应可分为两类光纤中的非线性效应可分为两类::一、受激非弹性散射：一、受激非弹性散射：光场经过非弹性散射光场经过非弹性散射将能量传递给介质产生的效应。包括：受激将能量传递给介质产生的效应。包括：受激布里渊散射布里渊散射(SBS)(SBS)和受激喇曼散射和受激喇曼散射(SRS)(SRS)二、非线性折射率：二、非线性折射率：光纤折射率与光强的相光纤折射率与光强的相关性产生的效应。包括：自相位调制关性产生的效应。包括：自相位调制(SPM)(SPM)、互相位调制、互相位调制(XPM)(XPM)和四波混频和四波混频(FWM)(FWM)24/10/203非线性效应概述非线性效应概述SBS、SRS及FWM过程所引起的波长信道的增益或损耗与光信号的强度有关。这些非线性过程对某些信道提供增益而对另一些信道则产生功率损耗，从而使各个波长间产生串扰。SPM和XPM都只影响信号的相位，从而使脉冲产生啁啾，这将会加快色散引起的脉冲展宽，尤其在高速系统中。在光纤中传输中光脉冲，脉冲从前到后频率有变化叫做啁啾。24/10/204•所有这些非线性中的任意一种效应引起信号所有这些非线性中的任意一种效应引起信号损伤时，需要获得一些损伤时，需要获得一些附加功率，以维持附加功率，以维持BERBER与原先无非线性效应时一样与原先无非线性效应时一样。这部分附加功率。这部分附加功率（以分贝为单位）就是相应（以分贝为单位）就是相应非线性效应的功率代非线性效应的功率代价价。。•非线性效应与传输距离和纤芯内场强有着密切非线性效应与传输距离和纤芯内场强有着密切的关系的关系，为此引入两个基本参量：，为此引入两个基本参量：有效长度和有有效长度和有效面积。效面积。非线性效应概述非线性效应概述24/10/2051.1.有效长度有效长度LLeffeff：：当当LL很大时，很大时，1effL对于损耗为对于损耗为0.2dB/km0.2dB/km的光纤的光纤,L,Leffeff约约20km20km非线性对信号的影响完全随距离增加而增加。但是，由非线性对信号的影响完全随距离增加而增加。但是，由于光纤损耗而带来信号功率连续下降，需要对上述说法进行于光纤损耗而带来信号功率连续下降，需要对上述说法进行修正。实际上，可以采用一个简单而足够精确的模型来假定修正。实际上，可以采用一个简单而足够精确的模型来假定功率在一段光纤长度内为常数。功率在一段光纤长度内为常数。LeffdzzPPL00)(1LLzedze10LLLLeffeffP(0)P(0)实际传输距离实际传输距离24/10/2062.2.有效面积有效面积AAeffeffrreffrdrdrIrdrdrIA,,22模场分布为高斯分布时模场分布为高斯分布时,A,Aeffeff==WW22普通单模光纤的普通单模光纤的AAeffeff8080mm22色散位移光纤的色散位移光纤的AAeffeff5555mm22色散补偿光纤的色散补偿光纤的AAeffeff2020mm22普通单模光纤的普通单模光纤的AAeffeff8080mm22色散位移光纤的色散位移光纤的AAeffeff5555mm22色散补偿光纤的色散补偿光纤的AAeffeff2020mm22AAeffeff非线性效应随光纤中光强的增大而增大。对于一个给定的光纤，非线性效应随光纤中光强的增大而增大。对于一个给定的光纤，光强反比于光纤纤芯的横截面积。由于光功率在光纤纤芯内不光强反比于光纤纤芯的横截面积。由于光...