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1、2009年第5期光通信研究2009.10(总第155期)STUDYONOPTICALCOMMUNICATIONS(Sum.No.155)通信系统与网络技术自相位调制的频谱展宽研究朱莉娟(南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京210003)摘要:光纤中的自相位调制(SPM)会导致光脉冲的频谱展宽。文章作者通过调整光纤参数和光脉冲参数,利用OptisyStem软件成功地模拟出了SPM效应,并详细分析了光纤长度、峰值功率、脉冲形状和初始啁啾等参数对SPM谱的影响,观察到了负的初始啁啾使光纤输出端的脉冲频谱窄化的现象。关键词:自相位调制;
2、频谱展宽;高斯脉冲;超高斯脉冲;啁啾中图分类号:TN915文献标识码:A文章编号:100528788(2009)0520030203SPM2inducedspectralbroadeningZhuLijuan(CollegeofElectronicScienceandEngineering,NanjingUniversityofPostsandTelecommunications,Nanjing210003,China)Abstract:Self2PhaseModulation(SPM)inopticalfiberstendstor
3、esultinthespectralbroadeningofopticalpulses.Inthispa2per,SPMeffectissimulatedinOptisystembyadjustingtheparametersoffibersandopticalpulses,theinfluencesofsuchpa2rametersasfiberlength,peakpower,pulseshapeandinitialchirpsonSPMspectrumareanalyzedindetailandaphenomenonofspe
4、ctralnarrowingatthefiberoutputendcausedbythenegativeinitialchirpisobserved.Keywords:SPM;spectralbroadening;Gaussianpulse;super2Gaussianpulse;chirp自相位调制(SPM)效应是光波在光纤中传输形状保持不变。而瞬时变化的相位引起了瞬时频率时光波本身引起的相移,起源于光纤的折射率与电的变化,其差值δω对时间的依赖关系可被看作频率场强度之间的非线性效应—克尔(Kerr)效应,其结啁啾。当考虑入射场为
5、超高斯脉冲时,其SPM所果会导致光脉冲的频谱展宽。在密集波分复用致啁啾δω(T)为2m-12m(DWDM)系统中,频谱展宽是非常严重的问题,可2mLeffTTδω(T)=exp-,(1)导致一个信道的脉冲光谱与另一个信道的脉冲光谱T0LNLT0T0发生重叠,从而影响系统性能。上式在m=1时对应高斯脉冲。对于较大的m,入射SPM所带来的频谱展宽与许多因素有关,如入脉冲的前后沿变陡,脉冲近似为矩形。纤信号的峰值功率、光纤长度、脉冲形状和初始啁啾Leff为有效长度,且Leff=[1-exp(-αz)]/α,等,但脉冲形状始终保持不变。而当
6、SPM和群速式中,α为光纤损耗。由于光纤存在损耗,因此Leff比度色散(GVD)同时作用影响光脉冲时,脉冲形状也实际光纤长度要短。当光纤无损耗时,有效长度Leff会受影响。在光纤的反常色散区,这两种现象共同等于光纤长度z。光纤的非线性长度表示为LNL,且-1作用的结果导致光纤中孤子的形成;在光纤的正常n2ω0PLNL=0,式中,P0为峰值功率,n2为非线cAeff色散区,SPM和GVD效应的共同作用已在光脉冲性折射率系数,c为光速,ω0为中心频率,Aeff为纤芯压缩方面得到了应用。但对于具有较高峰值功率的有效截面。脉冲(P0>1W)
7、,若其脉冲宽度较宽(T0>从以上分析可知,对于给定的信号峰值功率,频100ps),则GVD效应可以忽略。本文主要考虑忽率啁啾随着光纤长度z线性增大;对于给定的光纤略GVD效应的SPM对脉冲频谱的展宽。长度,频率啁啾则随着峰值功率P0线性增大。1SPM与仿真模型1.2仿真模型OptiSystem是一款光通信系统模拟软件,具有1.1SPM强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。光纤中SPM的一般描述需要对光脉冲在光纤利用OptiSystem模拟软件搭建的仿真装置如图1中的脉冲传输方程求数值解。数值解结果表明,所示。发端利用比特序列发
8、生器和光高斯脉冲发生SPM产生了随光强及光纤长度变化的相位,但脉冲收稿日期:2009206204作者简介:朱莉娟(19732),女,江苏泰兴人,讲师,硕士,研究方向为光通信技术。30朱莉娟:自相位调制的频谱展宽研究器产生入纤信号;光纤
