光纖中的非線性效應(yīng)的研究

1、光纖中的非線性效應(yīng)研究一、引言進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，隨著語(yǔ)音、圖像和數(shù)據(jù)等信息量爆炸式的增長(zhǎng) , 尤其是 因特網(wǎng)的迅速崛起， 人們對(duì)于信息獲取的需求呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的態(tài)勢(shì)。 這對(duì)通信 系統(tǒng)容量和多業(yè)務(wù)平臺(tái)的服務(wù)質(zhì)量提出了新的挑戰(zhàn)， 也反過(guò)來(lái)推動(dòng)了通信技術(shù)的 快速發(fā)展。 1966 年，美籍華人高錕博士提出可以通過(guò)去雜質(zhì)降低光纖損耗至 20dB/k m,使光纖用于通信成為可能，從而開(kāi)啟了人類(lèi)通信史的新紀(jì)元。與傳統(tǒng) 的電通信相比，光纖通信以其損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì) 備受業(yè)界青睞，已成為一種不可替代的支撐性傳輸技術(shù)。光纖通信自從問(wèn)世以來(lái)， 就一直向著兩個(gè)目標(biāo)不斷發(fā)展， 一是延長(zhǎng)無(wú)電

2、中繼 距離；二是提高傳輸速率(容量)。隨著摻鉺光纖放大器(EDFA的大量商用， 大大增加了無(wú)電中繼的傳輸距離；同時(shí)，密集波分復(fù)用(DWDM技術(shù)的成熟，極 大地增加了光纖中可傳輸信息的容量， 降低了成本。 光纖通信技術(shù)正朝著超高速 超長(zhǎng)距離的方向發(fā)展， 并逐步向下一代光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。 但隨著波分復(fù)用信道數(shù)的增 加，單通道速率的提高， 光纖的非線性效應(yīng)成為制約系統(tǒng)性能的主要因素。 高速 長(zhǎng)距離傳輸必須克服非線性效應(yīng)的影響。因此，如何提高光纖傳輸系統(tǒng)的容量， 增加無(wú)電中繼的傳輸距離， 克服非線性效應(yīng)，已經(jīng)成為光纖通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文詳細(xì)介紹了在光纖中的幾種重要的非線性現(xiàn)象， 引出了非線性折射率相 關(guān)

3、的自相位調(diào)制(SPM、交叉相位調(diào)制(XPM和四波混頻(FWM等克爾效應(yīng)， 以及與受激非彈性散射相關(guān)的受激喇曼散射(SRS與受激布里淵散射(SBS效 應(yīng)。二、光纖的非線性特性在高強(qiáng)度電磁場(chǎng)中，任何電介質(zhì)對(duì)光的響應(yīng)都會(huì)變成非線性，光纖也不例 外。從其基能級(jí)看， 介質(zhì)非線性效應(yīng)的起因與施加到它上面的場(chǎng)的影響下束縛電 子的非諧振運(yùn)動(dòng)有關(guān)，結(jié)果導(dǎo)致電耦極子的極化強(qiáng)度 P對(duì)于電場(chǎng)E是非線性的， 但滿足通常的關(guān)系式P0( (1) E (2) :EE (3) MEEE L )式中， 0是真空中的介電常數(shù)， (j)(j 1,2,L )階電極化率， 考慮到光的偏 振效應(yīng)， 是j 1階張量。線性電極化率 對(duì)P的貢獻(xiàn)

4、是主要的，它的影響包含在折射率n和衰減常數(shù)a內(nèi)。二階電極化率 對(duì)應(yīng)于二次諧波的產(chǎn)生和 頻運(yùn)轉(zhuǎn)等非線性效應(yīng)。然而，只在某些分子結(jié)構(gòu)非反演對(duì)稱的介質(zhì)中才不為零。因?yàn)镾iO2分子是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因?yàn)閷?duì)石英玻璃等于零。所以光纖通常不顯示二階非線性效應(yīng)，然而電四極矩和磁偶極矩能產(chǎn)生弱的二階非線性效應(yīng)，纖芯中的缺陷和色心在某種條件下也對(duì)二次諧波的產(chǎn)生發(fā)生影響。2.1非線性折射率光纖中的最低階非線性效應(yīng)起源于三階電極化率，它是引起諸如三次諧波產(chǎn)生、四波混頻以及非線性折射等現(xiàn)象的主要原因。然而，除非采取特別的措施實(shí)現(xiàn)相位匹配，牽涉到新頻率產(chǎn)生的(三次諧波的產(chǎn)生或四波混頻)非線性過(guò) 程在光纖中是不易發(fā)生的。因而，光

5、纖中的大部分非線性效應(yīng)起源于非線性折射 率，而折射率與光強(qiáng)有關(guān)的現(xiàn)象是由引起的，即光纖的折射率可表示成2 2%w, E ) n(w) n2|E中，n(w)是折射率，E2為光纖內(nèi)的光強(qiáng)，n2是與 有關(guān)的非線性折射率系數(shù)n2Re(8n式中Re表示實(shí)數(shù)部分，并且假設(shè)光場(chǎng)是線偏振的，因而四階張量只有一個(gè)分量 對(duì)折射率有貢獻(xiàn)。張量的特性能通過(guò)非線性雙折射影響光束的偏振特性。折射率與光強(qiáng)的依賴關(guān)系導(dǎo)致了大量有趣的非線性效應(yīng)，其中研究最廣泛的 是自相位調(diào)制(SPM和交叉相位調(diào)制(XPM。SPM指的是光場(chǎng)在光纖內(nèi)傳輸時(shí) 光場(chǎng)本身引起的相移，它的大小可以通過(guò)記錄光場(chǎng)相位的變化得到2rtlk0Ln n2 E k0

6、L式中，k 2/，L是光纖長(zhǎng)度。與光強(qiáng)有關(guān)的非線性相移nl n2koL e|2是由SPM引起的。在其他方面，SPM與超短脈沖的頻譜展寬有關(guān)，而在光纖的反常 色散區(qū)與光孤子的存在有關(guān)。XPM指的是由不同波長(zhǎng)、傳輸方向或偏振態(tài)的脈沖共同傳輸時(shí)，一種光場(chǎng) 引起的另一種光場(chǎng)的非線性相移。它的起源可以通過(guò)E? E1 exp( iwt) E2 exp( iwt) c.c.C.C.表示復(fù)共軛，當(dāng)兩個(gè)頻率分別為Wi和w , x方向偏振的光波同時(shí)在光纖內(nèi)傳 輸時(shí)，頻率為w1的光場(chǎng)的非線性相移為2 2nl 門(mén)2&1_（巳2E2 ）由于相位失配的關(guān)系，這里忽略了頻率Wi和W2以外產(chǎn)生極化的所有項(xiàng)。上 述公式右邊的兩

7、項(xiàng)分別由SPM和XPM引起。XPM的一種重要特性是，對(duì)相同強(qiáng) 度的光場(chǎng)，XPM對(duì)非線性相移的貢獻(xiàn)是SPM的兩倍。在其他方面，XPM與共同 傳輸光脈沖的不對(duì)稱頻譜展寬有關(guān)。2.2受激非彈性散射由三階電極化率決定的非線性效應(yīng)，在電磁場(chǎng)和電介質(zhì)之間無(wú)能量交 換這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)是彈性的。二階非線性效應(yīng)起因于光場(chǎng)把部分能量傳遞給介質(zhì) 的受激非彈性散射。光纖中由兩個(gè)重要的非線性效應(yīng)屬于受激非彈性散射，它們都和石英的振動(dòng)激發(fā)態(tài)有關(guān)，這就是眾所周知的受激拉曼散射（SRS）和受激布里淵散射（SBS）,它們也是最早研究的光纖中的非線性效應(yīng)。二者的主要區(qū)別 是：在SRS中參與的是光學(xué)聲子，而在 SBS中參與的是聲學(xué)聲

8、子。一幅簡(jiǎn)單的 量子力學(xué)圖像對(duì)SRS和SBS都是適用的。一個(gè)入射場(chǎng)的光子（通常稱為泵浦） 的湮滅，產(chǎn)生了一個(gè)下移斯托克斯頻率的光子和保持能量與動(dòng)量守恒的另一個(gè)具 有恰當(dāng)能量和動(dòng)量的聲子。當(dāng)然，如果吸收一個(gè)具有恰當(dāng)能量和動(dòng)量的聲子，也 可能產(chǎn)生有更高能量的光子，稱為反斯托克斯頻率。盡管SRS和SBS在起因上 多么相似，由于聲子和光子不同的色散關(guān)系，導(dǎo)致它們之間一些基本的差別，其 中最根本的區(qū)別在于光纖中的 SBS只發(fā)生在后向，而SRS在兩種方向均能發(fā) 生，主要是前向。雖然光纖中SRS和SBS的完整的描述和相互牽連的，當(dāng)斯托克斯波最初的 發(fā)展可由簡(jiǎn)單的關(guān)系式來(lái)描述，隨 SRS,此關(guān)系式為disdz

9、gRI p 1 s式中，is為斯托克斯光強(qiáng)，ip為泵浦光強(qiáng)，gR為拉曼增益系數(shù)。對(duì)SBS有 類(lèi)似的表達(dá)式，用布里淵增益系數(shù) gB代替gR即可。對(duì)石英光纖，gB和gR可通 過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，測(cè)得的拉曼增益譜非常寬，帶寬約為 30THz;泵浦波長(zhǎng)在1.5um附 近時(shí)，峰值增益gR 7*10 14m/s，斯托克斯頻率約為13THz相反，布里淵增益譜相當(dāng)窄，帶寬僅約100MHz泵浦波長(zhǎng)在1.5um附近，在斯托克斯位移約10GHz 處產(chǎn)生峰值布里淵增益譜。對(duì)窄帶寬泵浦，峰值增益6*10 11m/W ;對(duì)寬帶泵浦， 其峰值增益應(yīng)除以Vp ： Vb因子，這里 Vp為泵浦光帶寬，Vb是布里淵增益SRS和SBS的一個(gè)

10、重要特征是，它們都表現(xiàn)出了類(lèi)似閾值的行為，例如， 只有當(dāng)泵浦光強(qiáng)超過(guò)一定的閾值時(shí)，才發(fā)生從泵浦能量向斯托克斯能量的有效轉(zhuǎn) 移。對(duì)SRS,在L= 1的單模光纖中，泵浦強(qiáng)度閾值為I：16（ /gR）Ip典型值約為100 MW.cm2，在泵功率約為1W時(shí)能夠觀察到SRS。對(duì)于 SBS，類(lèi)似的計(jì)算表面，其閾值泵浦光強(qiáng)為Iph 21（ /9b）因?yàn)椴祭餃Y增益系數(shù)9b較gR大兩個(gè)數(shù)量級(jí)，故 SBS的閾值典型值約為 1mW。三、非線性效應(yīng)的分類(lèi)與簡(jiǎn)介自光纖放大器問(wèn)世以來(lái)，光網(wǎng)絡(luò)中就采用光纖放大器，減小光電中繼器，甚 至不用光電中繼器，隨之而來(lái)的即是信號(hào)傳輸?shù)木嚯x更長(zhǎng)。 更長(zhǎng)的傳輸距離和光 纖放大器輸出的高功

11、率，使光纖非線性效應(yīng)日益顯著。在高比特率系統(tǒng)中，為了 增加中繼間距而提高發(fā)送光功率時(shí)， 光纖的非線性效應(yīng)開(kāi)始出現(xiàn)。盡管在光纖中 的非線性效應(yīng)很小，但是當(dāng)經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的、放大的、無(wú)中繼的傳輸距離之后，它們 的累積效應(yīng)影響就非常嚴(yán)重了。石英光纖中的非線性效應(yīng)分為受激散射（受激布里淵散射SBS和受激拉曼散射SRS和非線性折射率引起的效應(yīng)兩類(lèi)。受激散射表現(xiàn)為與光強(qiáng)度有關(guān)的增 益或者損耗，而非線性折射率則引起與光強(qiáng)度相關(guān)的相移。由非線性折射率引起的非線性效應(yīng)主要有自相位調(diào)制（SPM、交叉相位調(diào)制（XPM和四波混頻（FWMo3.1受激散射受激散射主要有受激布里淵散射（SBS和受激拉曼散射（SRS。受激布里 淵

12、散射（SBS是由光纖中的光波和聲波的作用引起的。SBS使部分前向傳輸?shù)?光向后向散射，消耗了信號(hào)功率，如下圖所示。在所有的光纖非線性效應(yīng)中，SBS的閾值最低，約為10mVy且與信道數(shù)無(wú)關(guān)。在理論上，產(chǎn)生SBS影響的閾值功率可以近似用以下公式計(jì)算:Ph 0.03式中 為激光器發(fā)射光譜的線寬（MHz，Rh單位為mW。可見(jiàn)SBS影響 主要取決于激光器發(fā)射光譜的線寬，SBS閾值隨著光源線寬的加寬而升高，用一 小的低頻正弦信號(hào)調(diào)制光源很容易就可以提高其閾值。因此SBS雖然是最容易產(chǎn)生的非線性效應(yīng)，但也是最容易克服的。在使用窄譜線寬度光源的強(qiáng)度調(diào)制系 統(tǒng)中，一旦信號(hào)光功率超過(guò) SBS門(mén)限，將有很強(qiáng)的前向傳

13、輸信號(hào)光轉(zhuǎn)化為后向 傳輸。SBS限制了光纖中可能傳輸?shù)墓夤β?，前向傳輸功率逐漸飽和，而后向散 射功率急劇增加。解決方法一般是設(shè)置光源譜線寬度明顯大于布里淵帶寬或者信 號(hào)功率低于門(mén)限功率。SBS效應(yīng)可以將信號(hào)光能量轉(zhuǎn)移給頻率下移且反向傳輸?shù)?斯托克斯（Stokes）光。SBS效應(yīng)不僅會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)噪聲，而且會(huì)造成信號(hào)的一 種非線性損耗，限制入纖光功率的提高，并降低系統(tǒng)的OSNR嚴(yán)重限制傳輸系統(tǒng)性能的提高。SBS效應(yīng)是一種窄帶效應(yīng)，一般由光信號(hào)中的載波分量引起，可 采用載波抑制或者展寬載波光譜進(jìn)行抑制。(Sound Phonons)圖3-1受激布里淵散射原理當(dāng)一定強(qiáng)度的光入射到光纖中時(shí)，會(huì)引起光纖材

14、料的分子振動(dòng)，低頻邊帶成 為斯托克斯線，高頻邊帶成為反斯托克斯線，前者強(qiáng)度大于后者，兩者之間的頻 差成為斯托克斯頻率。當(dāng)兩個(gè)頻率間隔恰好為斯托克斯頻率的光波同時(shí)入射到光 纖時(shí)，低頻波將獲得光增益，高頻波將衰減，高頻波的能量轉(zhuǎn)移到低頻波上，這 就是受激拉曼散射SRS。其產(chǎn)生原理如下圖所示。發(fā)生 SRS會(huì)引起 WDM的 信號(hào)耦合，產(chǎn)生串?dāng)_，從而限制了通路數(shù)。SRS的閾值取決于信道數(shù)、信道間隔、 信號(hào)平均功率和再生距離。對(duì)于多波長(zhǎng)系統(tǒng)，產(chǎn)生1dB光功率代價(jià)的條件為：NP（N 1）g f 500GHz?W式中N表示信號(hào)數(shù)；f表示信道間隔，單位為 GHz ; P表示每個(gè)信道允 許的功率，單位為W。100

15、nm圖3-2受激喇曼散射原理在總信道數(shù)、信道間隔、平均輸入光功率及總系統(tǒng)長(zhǎng)度一定的系統(tǒng)中，SRS導(dǎo)致總?cè)萘渴艿较拗?。SRS效應(yīng)將導(dǎo)致光纖中長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)的能量向短波長(zhǎng)轉(zhuǎn)移。SRS 效應(yīng)是一種寬帶效應(yīng)，短波長(zhǎng)信道可以逐次泵浦許多長(zhǎng)波長(zhǎng)信道， 而且這種信道 間能量轉(zhuǎn)移和放大作用還與比特圖形有關(guān)， 并以光功率串?dāng)_的方式降低信號(hào)的信 噪比，損耗系統(tǒng)性能。3.2克爾效應(yīng)若入射光功率較高，會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)的折射率與入射光的光強(qiáng)有關(guān)， 會(huì)大大改變 入射光在介質(zhì)中的傳輸特性，這就是克爾效應(yīng)，也稱為折射率效應(yīng)，其表達(dá)式為:n n n2P Aeff式中，no是光纖正常的折射率，P是光功率，Aeff是光纖有效截面面積，n2

16、是光纖由于光功率密度（單位截面積上光功率）變化引起的折射率變化系數(shù)。其 對(duì)傳輸性能的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：光纖折射率取決于光纖中信號(hào)在該點(diǎn)的 功率；折射率的改變引起信號(hào)的 “chirp, ”從而改變光脈沖前緣和尾部的頻率，如 下圖所示。紅化 藍(lán)化紅化 藍(lán)化圖33克爾效應(yīng)與克爾效應(yīng)相關(guān)的影響有自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、調(diào)制不穩(wěn)定性、四波 混頻、光孤子形式等。本文主要研究自相位調(diào)制（ SPM、交叉相位調(diào)制（XPM 和四波混頻（FWM等三種克爾效應(yīng)。信號(hào)光功率的波動(dòng)引起信號(hào)本身相位的調(diào)制稱為自相位調(diào)制（SPMo SPM使光脈沖展寬，對(duì)于強(qiáng)度調(diào)制一一直接檢測(cè)系統(tǒng) （IM-DD）,相位調(diào)制不會(huì)影響系統(tǒng)

17、 性能。但是，當(dāng)SPM與色散共同作用時(shí)，頻譜展寬會(huì)導(dǎo)致時(shí)域的脈沖展寬。光 纖的大的模場(chǎng)面積可較小 SPM當(dāng)光纖的色散為零或很小時(shí)，也可以減小SPM對(duì) 系統(tǒng)性能的影響。在一定的條件下，SPM會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生有利的作用。SPM與 激光器啁啾或光纖的正色散作用，可以在時(shí)域壓縮光脈沖，從而延長(zhǎng)色散限制距 離。由于SPM對(duì)正色散光纖中的光脈沖起壓縮作用， 在色散補(bǔ)償光放大系統(tǒng)中， 存在一定殘余色散的系統(tǒng)將會(huì)比完全色散補(bǔ)償系統(tǒng)的性能優(yōu)越；研究不同入纖功率下各種光纖傳輸系統(tǒng)的參與色散與系統(tǒng)性能的關(guān)系，對(duì)于優(yōu)化色散補(bǔ)償非常有 益。SPM寸10Gbit/s系統(tǒng)的影響主要是導(dǎo)致光頻率的變化，光功率變化越快， 導(dǎo)致

18、的光頻率變化也越大。顯然，在光脈沖前沿和后沿處，光頻率變化最大，因 而SPM的影響取決于光脈沖前后沿的陡峭程度，其影響主要是窄脈沖的高速系 統(tǒng)，例如2.5Gbit/s 以上的系統(tǒng)。光脈沖的前沿和后沿所產(chǎn)生的相對(duì)中間點(diǎn)的頻率變化是不對(duì)稱的，前沿的頻譜分量將減小，向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，及產(chǎn)生負(fù)啁啾（或稱波長(zhǎng)紅移）；而后沿的頻譜分量將提高，向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)，即產(chǎn)生正頻率啁啾（或稱波長(zhǎng)藍(lán)移）。在G.652光纖的1550nm窗口處，光纖的色散系數(shù) D為正值，光載波的群速度與載 波頻率成正比，于是上述脈沖的前沿由于頻率低而傳輸速度慢，脈沖的后沿由于頻率高而傳播速度快，造成脈沖變窄壓縮現(xiàn)象，從而在很大程度上實(shí)現(xiàn)

19、了色散補(bǔ) 償，延長(zhǎng)了系統(tǒng)色散受限距離。相反，如果光纖煤質(zhì)的色散系數(shù)D為負(fù)值，則結(jié)論相反，不會(huì)發(fā)生上述脈沖壓縮現(xiàn)象，只會(huì)加速脈沖的展寬，使色散受限距離變 短。綜上所述，由SPM引起的非線性效應(yīng)的結(jié)果有兩種可能：當(dāng)使用色散系數(shù) D為負(fù)的光纖工作區(qū)時(shí)（例如 G.653光纖的短波長(zhǎng)側(cè)或者工作區(qū)色散為負(fù)的 G.655光纖），系統(tǒng)色散受限距離變短；當(dāng)使用色散系數(shù)D為正的光纖工作區(qū)時(shí)（例如G.652光纖、G.653光纖的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)，或工作區(qū)色散系數(shù)為正的G.655光纖），系統(tǒng)色散受限距離反而會(huì)延長(zhǎng)。SPM的效果與輸入信號(hào)的光強(qiáng)成正比， 與光纖衰減系數(shù)及有效纖芯面積成反比。當(dāng)信號(hào)已經(jīng)傳輸1540km時(shí)，光功率已

20、經(jīng)衰減至不足以產(chǎn)生非線性的水平，因而 SPM影響主要發(fā)生在靠近發(fā)送機(jī)側(cè) 的一定距離內(nèi)。另外，利用低色散光纖也可以減少SPM對(duì)系統(tǒng)性能的影響。當(dāng)多個(gè)不同頻率的光束在光纖中同事傳播時(shí)，每一頻率的光束會(huì)通過(guò)光纖的非線性極化率，影響其他頻率光束的有效折射率而對(duì)后者產(chǎn)生相位調(diào)制，這就是交叉相位調(diào)制（XPM或CPM。XPM可引起信道間串?dāng)_，導(dǎo)致脈沖波形畸變。信 道越密集、傳跨段數(shù)越多，XPM效應(yīng)對(duì)DWDMS統(tǒng)的影響越大。為了壓制XPM引 起的串音代價(jià)，采用G.652光纖中的WDM系統(tǒng)的最小通路間隔 W可以用如 下公式進(jìn)行估算：2AfWBgDgM式中，Af為光纖衰減系數(shù)，B是比特率（Tbit/s ） , D

21、是光纖色散系數(shù)， M是光纖放大器間隔數(shù)?？梢?jiàn)，XPM的效率與系統(tǒng)的比特率、光纖色散系數(shù)、 光纖放大器的間隔數(shù)成反比。與SPM 一樣，僅當(dāng)XPM與色散共同作用時(shí)，才對(duì) IM-DD系統(tǒng)性能產(chǎn) 生影響。不同的是色散在 XPM中起到雙重作用，一方面，由于不同信道的脈 沖以不同的群速度傳輸，色散會(huì)減小信道間的相互作用；另一方面，當(dāng)脈沖間發(fā) 生了相互作用時(shí)，色散又會(huì)將頻譜寬度轉(zhuǎn)化為時(shí)域的脈沖展寬。四波混頻（FWM是值兩個(gè)或三個(gè)光波結(jié)合，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)新的波長(zhǎng)。FWM效應(yīng)起源于折射率的光致調(diào)制的參量過(guò)程。 它是指兩個(gè)或三個(gè)不同波長(zhǎng)的光波相 互作用而導(dǎo)致在其他波長(zhǎng)上產(chǎn)生混頻成分的效應(yīng)。當(dāng)這些混頻產(chǎn)物落在信道內(nèi)

22、 時(shí)，將會(huì)引起信道間的串?dāng)_，導(dǎo)致信噪比降低；當(dāng)混頻產(chǎn)物落在信道外時(shí)，也會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)噪聲。FWM效應(yīng)的產(chǎn)生需要滿足相位匹配條件，為了克服 FWM效應(yīng) 引起的干擾，不同波長(zhǎng)間的最小間隔滿足：式中，4W為最小通路間隔，M是光纖放大器間隔數(shù)， D是光纖色散系數(shù)，P 表示單個(gè)通路的平均功率，單位為mW.由上述公式可見(jiàn)，D越小，F(xiàn)WM效率越 高，因此在G.653光纖中的FWM效應(yīng)最為明顯。常見(jiàn)的抑制方法是降低入纖光 功率、采用不等信道間隔等。在DWDM系統(tǒng)中，新產(chǎn)生的波長(zhǎng)往往正好落在原有 的某個(gè)波長(zhǎng)上。由于FWM的數(shù)量隨原有信道數(shù)量的增加而呈幾何級(jí)數(shù)增加，并 且新產(chǎn)生的波長(zhǎng)與原來(lái)的波長(zhǎng)產(chǎn)生干涉作用，F(xiàn)WM

23、會(huì)嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量。因此抑 制FWM非常重要。在正色散光纖中，SPM XPM和FWM的共同作用會(huì)產(chǎn)生調(diào)制不穩(wěn)定（Ml）, MI對(duì)系統(tǒng)的影響主要是放大ASE噪聲，降低接收端的信噪比。非線性效應(yīng)是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，目前還沒(méi)有直接的補(bǔ)償方式。降低信號(hào)的 發(fā)送光功率，或改善傳輸煤質(zhì)（比如采用大有效面積的光纖），或利用色散效應(yīng)， 都會(huì)對(duì)非線性效應(yīng)有所抑制。四、小結(jié)在光纖傳輸領(lǐng)域，對(duì)非線性現(xiàn)象的研究對(duì)今后光信息技術(shù)的發(fā)展起著舉足輕 重的作用。過(guò)去我們?cè)诠鈱W(xué)領(lǐng)域接觸到的非線性問(wèn)題主要都是諧波失真、交叉調(diào)制、四波混頻和受激散射等。這些非線性現(xiàn)象都將導(dǎo)致電磁信號(hào)的失真，因而是極力避免的。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)光學(xué)中的非線性的認(rèn)識(shí)也在不斷的變化， 盡管非線性效應(yīng)對(duì)光通信系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生諸多不利的影響，但是我們也可以想辦法利用光纖的非線性效應(yīng)產(chǎn)生新的技術(shù)。 例如，在多波長(zhǎng)光通信系統(tǒng)中應(yīng)克服四波混 頻引起的串?dāng)_，但通過(guò)四波混頻效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換， 而波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換則是光網(wǎng)絡(luò) 核心技術(shù)之一；自相位調(diào)制會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的失真，但是在特定的條件下，自相位調(diào) 制與光纖色散相互作用可以形成光孤子