光纤非线性效应及对光纤通信的影响

《光纤非线性效应及对光纤通信的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、光线非线性效应及其对光纤通信系统的影响摘要：随着科技的飞速发展、信息时代的到来，信息的传输变得越来越重要。光纤作为众多传输介质中的一种有着其它介质不可替代的优越性。它传输容量大、传输带宽宽、抗干扰能力强。然而，由于光纤中的损耗和色散的限制，使得光纤通信的发展受到了制约。如果要获得更长的传输距离，则要加大入纤光功率，这样就引起了光纤非线性效应的产生。本文详细地讨论了几种重要的光纤非线性效应，如受激布里渊散射(SBS)、受激喇曼散射(SRS)、自相位调制(SPM)、交叉相位调制（XPM）、克尔效应（Kerr）、超短脉冲孤立子（Soliton）等现象。并对其在光纤通信中的应用进行了展望。关键

2、字：光纤非线性效应、散射、阈值、光功率光纤的非线性效应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。　　光纤传输的衰耗和色散与光纤长度呈线性变化的，呈线性效应，而带宽系数与光纤长度呈非线性效应。非线性效应一般在WDM系统上反映较多，在SDH系统反映较少，因为在WDM设备系统中，由于和波器、分波器的插入损耗较大，对16波系统一般相加在10dB左右，对32波系统，相加在15dB左右，因此需采用EDFA进行放大补偿，在放大光功率的同时，也使光纤中的非线性效应大大增加，成为

3、影响系统性能，限制中继距离的主要因数之一，同时，也增加了ASE等噪声。　　光纤中的非线性效应包括：①散射效应（受激布里渊散射SBS和受激拉曼散射SRS等）、②与克尔效应相关的影响，即与折射率密切相关（自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频效应FWM），其中四波混频、交叉相位调制对系统影响严重。折射率非线性变化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。从本质上说，任何物质都是由分子、原子等基本组成单元组成。在常温下，这些基本组成单元在不断地作自发热运动和振动。光

4、纤中的受激布里渊散射SBS和受激拉曼散射SRS都是激光光波通过光纤介质时，被其分子振动所调制的结果，而且SBS和SRS都具有增益特性，在一定条件下，这种增益可沿光纤积累。SBS与SRS的区别在于，SBS激发的是声频支声子，SRS激发的是光频支声子。受激布里渊散射SBS产生原理：SBS是光纤中泵浦光与声子间相互作用的结果，在使用窄谱线宽度光源的强度调制系统中，一旦信号光功率超过受激布里渊散射SBS4的门限时（SBS的门限较低，对于1550nm的激光器，一般为7~8dBm），将有很强的前向传输信号光转化为后向传输，随着前向传输功率的逐渐饱和，使后向散射功率急剧增加。在WDM+EDFA的系统

5、中，注入到光纤中的功率大于SBS的门限值，会产生SBS散射。SBS对WDM系统的影响主要是引起系统通道间的串扰及信道能量的损失。布里渊频移量在1550nm处约为10~11GHz，当WDM系统的信道间隔（即波长间隔）与布里渊频移量相等时，就会引起信道间的串扰，但目前的WDM系统，在32波(包括32波)以下时，其信道间隔不小于0.8nm，既信道间隔不小于100GHz，可以避免由于SBS产生的信道串扰，但随着WDM朝密集方向的发展，信道间隔越来越小，但信道间隔靠近10~11GHz时，SBS将成为信道串扰的主要因数。此外，由于SBS会引起一部分信道功率转移到噪声上，影响功率放大。目前抑制SBS

6、的措施通常在激光器输出端加一个低频调制信号，提高SBS的门限值。受激拉曼散射SRS产生原理：受激拉曼散射SRS是光与硅原子振动模式间相互作用有关的宽带效应，在任何情况下，短波长的信号总是被这种过程所衰减，同时长波长信号得到增强。在单信道和多信道系统中都可能发生受激拉曼散射SRS。仅有一个单信道且没有线路放大器的系统中，信号功率大于1W时，功率会受到这种现象的损伤，在较宽信道间隔的多信道系统中，较短波长信号通道由于受激拉曼散射SRS，使得一部分光功率转移到较长波长的信号信道中，从而可能引起信噪比性能的劣化。由于受激拉曼散射SRS激发的是光频支声子，其产生的拉曼频移量比布里渊频移量大得多，

7、一般在100GHz~200GHz，且门限值较大，在1550nm处约为27dBm，一般情况下不会发生。但对于WDM系统，随着传输距离的增长和复用的波数的增加，EDFA放大输出的光信号功率会接近27dBm，SRS产生的机率会增加。因G.653光纤的等效芯经面积小于G.652光纤，受激拉曼散射SRS门限值要低于采用G.652光纤的系统，在G.653光纤上产生SRS的概率要大。自相位调制(SPM)自相位调制（SPM）的产生是由于本信道光功率引起的折射率