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光纤技术基础 光纤技术基础 第六部分 光纤中的光学非线性 第六部分 光纤中的光学非线性 Nonlinear Fiber Optics Nonlinear Fiber Optics 陈根祥 北京交通大学全光网与现代通信网教育部重点实验室 2007-5-27 主要内容 主要内容 一．非线性传输方程 二．自相位调制（SPM）与光孤子 三．交叉相位调制（XPM ） 四．四波混频（FWM ） 五．受激非弹性散射 光纤的非线性效应 光纤的非线性效应 单信道 多信道 折射率效应 自相位调制 交叉相位调制 光强度波动引 光强度波动引 (SPM) (XPM) 起的折射率的 起的折射率的 四波混频 调制 调制 (FWM) 散射效应 受激布里渊散射 受激拉曼散射 (SBS) (SRS) 一、非线性传输方程 非线性极化率张量 非线性折射率 非线性传输方程 量纲与典型值 非线性的起因 非线性的起因 当光场较强时，所有介质均对外场表现出一定的非线性 光纤非线性的起因:非线性折射率 微观—— 电子在强场作用下对简谐运动的偏 宏观——介质在外场作用下的非线性极化 电极化强度矢量 ⋅ P+ε χ +Eχ EE+χ0 [ (1) (2) : M (3) LEEE ] 极化强度 真空介电常 极化率张量 外电场 线性响应 非线性响应 (2 ) (3) 对于石英光纤：χ 0, PNL ε χ0 MEEE 光纤中的最低阶非线性响应为三阶非线性 非线性极化率张量 非线性极化率张量