第二章 光纤与光缆2013.ppt

SPM的特点 E(Z,t)=Ecos(wot-Boz) 自相位调制（SPM）：电场E（z,t）的相位随E2z变化，即：SPM引起的相位变化正比于电场强度E2与传播距离z。 * 交叉相位调制(XPM) 交叉相位调制（XPM）的产生是由于外信道光功率引起的折射率非线性变化，导致相位变化 相位正比于 ，其中第一项来源于SPM，第二项即交叉相位调制(XPM)。 若E1=E2 则XPM的效果将是SPM的两倍。因此XPM将加剧WDM系统中SPM的啁啾及相应的脉冲展宽效应。 增加信道间隔可以抑制XPM DSF高速(≥10Gb/s)WDM系统中，XPM将成为一个显著的问题。 * 四波混频(FWM) 折射率对于光强的相关性，不仅引起信道中的相移，而且产生新频率分量的信号，这种现象称为四波混频（FWM） 三光子混频： w4= w1+w2+w3 两光子混频： w4+w3= w1+w2 单光子混频： w4+w3= 2wp (wp=w1=w2) 两束光产生混频两个边带： 斯托克斯频率： wS= 2w1- w2 反斯托克斯频率： wA= 2w2- w1 * 四波混频的特点 FWM的影响有赖于相互作用的信号之间的相位关系。如果相互作用的信号以同样的群速度传播（无色散时就是这种情况），则FWM的影响加强，另一方面，如果存在色散，不同的信号以不同的群速度传播，因此不同光波之间的交替地同相叠加和反相叠加，其净效果是减小了混频的效率。在有色散的系统中，信道间隔越大，群速度的差异就越大。 色散位移光纤中的色散值很低，FWM效率要高得多。 在色散位移光纤中，信道数增加时，会产生更多的FWM项 信道间隔减小时，相位失配减小，FWM效率增加 信号功率增加，FWM呈指数增加 * 降低FWM的措施 仔细选择各信道的位置，使得那些拍频项不与信道带宽范围重叠。这对于较少信道数的WDM系统是可能的，但必须仔细计算信道的确切位置。 增加信道间隔，增加信道之间的群速度不匹配。但缺点是增加了总的系统带宽，从而要求放大器在较宽的带宽范围内有平坦的增益谱，另外还增加了SRS引起的代价。 增加光纤的有效截面，降低光纤中光功率密度。 对于DSF使用大于1560nm的波长。这种方法的思路是：即使对于DSF，这一范围内也存在显著的色散量，从而可以减小FWM的效率。这依赖于L-band的EDFA。 针对不同的波长信道引入延时，从而扰乱不同波长信道的相位关系。 * 受激布里渊散射(SBS) 受激布里渊散射（SBS）是由于光子受到声学声子的散射所产生的,形成斯托克斯波与反斯托克斯波。 SBS产生频移，只发生在很窄的线宽内，在1.55mm处，WB=11.1GHZ。 斯托克斯波和泵浦波沿反方向传播。只要波长间隔比20MHZ大得多（这是典型的情况），SBS不引起不同波长之间的相互作用。 SBS在朝向光源的方向上产生增益，会引起光源不稳定 SBS阈值功率低(单波长信道：9dBm). 增加光源线宽能够提高SBS阈值功率 (100MHz光源:16 dBm ） SBS的增益系数gB约为4×10-11m/W，且与波长无关。 * 降低SBS的措施 使单信道功率保持在SBS阈值以下。 增加光源的线宽,大于100MHz（0.1nm)。 采用相位调制。 * 受激喇曼散射(SRS) SRS是光子受到振动分子散射所产生的。SRS同时存在于在光传输方向或者与之相反的方向 阈值比SBS高3个数量级，具有100nm频移间隔 SRS 引起 DWDM不同信道之间发生耦合，导致串扰。 长波长信号被短波长信号放大，引起信道功率不平衡 仅当两个波长信号都处于高电平状态才会发生SRS. 色散可以减小SRS。因为这时不同信道的信号以不同的速度传播，从而减小了不同波长的脉冲在光纤中任一点处都重合的概率 波长间隔大容易产生SRS * 降低SRS的措施 使信道间隔减小； 传输功率保持在SRS阈值以下； 引入一定的色散。 * * * * * 热激励造成的结构不完善包括：分子缺损、原子团高密度聚合和氧原子缺损。 * 无论光纤结构多么完美，不包含任何杂质，总存在本征吸收。 * 无论光纤结构多么完美，不包含任何杂质，总存在本征吸收。 * 高阶模比低阶模容易发生宏弯损耗 * * 色散直接限制了系统带宽。目前，对于高速光链路，如 40 Gb/s，色散成为首要考虑的因素之一。 * 因此，色散直接限制了系统带宽。目前，对于高速光链路，如 40 Gb/s，色散成为首要考虑的因素之一。 原子缺陷吸收 在光纤的制造过程中光纤材料受到某种热激励造成结构的 不完善或在使用时暴露在强粒子的光辐射下将会发生某个共价 键断裂而产生原子缺陷，此时晶格很容易在光场的作用下产生 振动，从而吸收光能，