光纤的非线性.ppt
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1、2019/3/28,Optical fiber communications,4.光纤的非线性,一、非线性效应 线性介质: 非线性介质(强场): d:二阶非线性系数,对半导体、介质晶体等中的典型值为 三阶非线性系数,对半导体、介质晶体等中的典型值为,2019/3/28,Optical fiber communications,二阶非线性系数d导致产生二次谐波及和频等一系列非线性效应。但它仅缺乏分子量级反转对称的介质才不为0。对 对称分子石英玻璃的d0,所以光纤通常不表现出二阶非线性效应,主要讨论其三阶非线性效应。 A.非线性折射:折射率佼核与光强(弹性效应) 总折射率: 弹性:自相关调制(SP
2、M:self phase modulation) 交叉相关调制(XPM:Cross phase Modulation),2019/3/28,Optical fiber communications,B、受激非弹性散射:非线性介质有能量交换 1.受激拉曼散射:Stimulated Raman ScatteringSRS 2.受激布里渊散射: Stimulated Brillouin ScatteringSBS C参量过程: 四波混频:FWM-Four Wave Mixing,2019/3/28,Optical fiber communications,二、有效长度(effective lengt
3、h),A由于非线性效应依赖于光强,所以,随着光场在传播过程中的衰减尔消失 B大系数的非线性效应只是在光纤的起始阶段比较明显 C为了简化模型,引入有效长度的概念 D有效长度EL E: 是脉冲的峰值功率,2019/3/28,Optical fiber communications,2019/3/28,Optical fiber communications,三、Effective Area,A.相似地,由于光场在整个光纤截面上并不均匀分布,非线性效应在整个光纤的截面上并不是均匀的。 B.定义有效面积,在此之内假定光强是常数 C.在此以外假定变场为0 D.有效截面面积 E. 对标准SMF,2019/
4、3/28,Optical fiber communications,对色散光杠杆:,2019/3/28,Optical fiber communications,四、Self -Phase Modulation,A、单色平面波: B、新的频率成份 似忽略 reason:其频率在感兴趣的频段以外 其强度弱因为有设有同基波进行任相 匹配,2019/3/28,Optical fiber communications,C、基波另外的分量会引起频率的啁啾,并且改变其色散 D、忽略3次谐波,2019/3/28,Optical fiber communications,2019/3/28,Optical f
5、iber communications,五、基波(SPM:相位是光强的函数),A、相位 B 、折射率: 1、在石英光线中,2019/3/28,Optical fiber communications,2、典型: C 、SPM 啁啾 1、与强度有关的波失导数负的相移 2、该负折射的脉冲中心最大,在脉冲边缘最小 3、瞬时频率,2019/3/28,Optical fiber communications,信号频率的瞬间变化:,2019/3/28,Optical fiber communications,4、The leading edge:,The trailing edg 蓝移 脉冲顶部 :,红移
6、,2019/3/28,Optical fiber communications,五、Cross phase Modulation XPM,当两个或每个不同波长的光波在光钎中同时传播时他们将通过光纤的非线形而相互作用。此时有效折射率不仅与该波的强度有关,也与其他波的强度有关。XPM就是指光纤中某波长的广场E由同时输出另一波长的光场E2所引出的非线性相移。 XPM 引起光脉冲的频谱不对称的展宽 假定WDM中信号:,2019/3/28,Optical fiber communications,非线性电极化:,2019/3/28,Optical fiber communications,1、非线性效应
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