光纤中的非线性效应的研究.docx

五邑大学信息工程学院 硕士学位研究生课程论文 作业题目： 光纤中非线性效应的研究 课程名称： 光纤通信 学生姓名： 刘程鹏 学 号： 2111504002 年 级： 研一 专 业： 信息与通信工程 评定成绩： 2016 年 6月 16 日 光纤中的非线性效应研究 摘要：通常在光场较弱的情况下，可以认为光纤的各种特征参量随光场强弱作线性变化，这时光纤对光场来讲是一种线性媒质。但是在很强的光场作用下，光纤对光场就会呈现出另外一种情况，即光纤的各种特征参量会随光场呈非线性变化。它主要包括两类：一类是由于散射作用而产生的非线性效应，另一类是由于光纤的折射指数随光强度变化而引起的非线性效应。 关键词：散射；折射；非线性效应 Research on nonlinear effect in optical fiber Abstract:Under the condition that the light field is weak, it is considered that the various characteristic parameters of the optical fiber can be varied linearly with the weak field strength. But in a very strong light field, the optical field will show another condition, that is, all kinds of characteristic parameters of the optical fiber will change with the light field. It mainly includes two kinds: one kind is due to the scattering effect and the nonlinear effect, and the other is the nonlinear effect caused by the refractive index of the optical fiber with the change of light intensity. Key words:Scattering; refraction; nonlinear effect 一、引言 进入21世纪以来，随着语音、图像和数据等信息量爆炸式的增长, 尤其是因特网的迅速崛起，人们对于信息获取的需求呈现出供不应求的态势。这对通信系统容量和多业务平台的服务质量提出了新的挑战，也反过来推动了通信技术的快速发展。1966年，美籍华人高锟博士提出可以通过去杂质降低光纤损耗至20dB/km，使光纤用于通信成为可能，从而开启了人类通信史的新纪元。与传统的电通信相比，光纤通信以其损耗低、传输频带宽、容量大、抗电磁干扰等优势备受业界青睐，已成为一种不可替代的支撑性传输技术。 光纤通信自从问世以来，就一直向着两个目标不断发展，一是延长无电中继距离；二是提高传输速率（容量）。 随着掺铒光纤放大器（EDFA）的大量商用，大大增加了无电中继的传输距离；同时，密集波分复用（DWDM）技术的成熟，极大地增加了光纤中可传输信息的容量，降低了成本。光纤通信技术正朝着超高速超长距离的方向发展，并逐步向下一代光网络演进。但随着波分复用信道数的增加，单通道速率的提高，光纤的非线性效应成为制约系统性能的主要因素。高速长距离传输必须克服非线性效应的影响。因此，如何提高光纤传输系统的容量，增加无电中继的传输距离，克服非线性效应，已经成为光纤通信领域研究的热点。 本文详细介绍了在光纤中的几种重要的非线性现象，引出了非线性折射率相关的自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）等克尔效应，以及与受激非弹性散射相关的受激喇曼散射（SRS）与受激布里渊散射（SBS）效应。 二、光纤的非线性特性 在高强度电磁场中，任何电介质对光的响应都会变成非线性，光纤也不例外。从其基能级看，介质非线性效应的起因与施