交叉相位调制

3
不同频率光波之间的XPM
因此：
( j) P NL ( j ) 0 NL Ej
则总的极化强度为：
P( j ) 0 j E j
其中：
( j) ( j) ( j) ( j) 2 j L NL ( nL nNL )
考虑到非线性折射率远远小于线性折射率，则非线性折射 率可表示为：
6
耦合薛定谔方程
单模光纤中，由于频率的不同模式分布有所区别， 但这种差别非常小，可以忽略：
耦合薛定谔方程
求解XPM耦合方程, 可以了解光纤色散对光纤中不
同频率脉冲之间的XPM效应的影响。
7
色散对XPM效应的影响
（脉冲同向传输情况）
求解XPM耦合方程得到的结果表明, 光纤色散可
以对光纤中不同频率脉冲之间的 XPM相互作用起到一
1 j
Aj
2 Aj i in2 j 2 i 2 j Aj f jj Aj 2 f jk Ak 2 t 2 t 2 c
f jk

2


F j x, y Fk x, y dxdy
2 2

2 2 F x , y dxdy F x , y dxdy j k
光纤中的非线性效应 （交叉相位调制）
1
主要内容
概述 XPM对光纤中脉冲传输的影响
交叉相位调制的应用
2
交叉相位调制 (XPM)
光的交叉相位调制是指不同模式（不同波长或相 同波长不同偏振方向的光波）在光纤中共同传输时， 产生的传输光波的非线性相移，并且这种相移与各
个模式的光场强度都相关。
注：XPM不仅包括同偏振方向、不同波长之间 的相位调制，还包括不同偏振方向、相同波长之间 的相位调制。
n
( j) NL
2 2 n2 E j 2 E 3 j
(3-7)
可见，光纤中一个光波的折射率不仅与自身的强度有关，
还与共同传输的其它光波的强度有关。
4
XPM引起的非线性相移
当光波沿光纤传输时，会获得与强度有关的非线性相移：
n1 NL
2 nNL
5
耦合薛定谔方程
Aj z
定的限制工作。
这是因为光纤色散的存在使得中心频率为 ω1 和 ω2的两个光脉冲具有不同的传输速度，在经过一定距 离传输后, 两个脉冲将完全分离而不再重叠, 这时两个 脉冲之间的XPM相互作用也不复存在。 (10.6 - 14)
8
色散对XPM效应的影响
（脉冲反向传输情况） 对于光纤中沿相反方向传输的短光脉冲 , 由于脉冲重叠只发生在很短的距离上, XPM 效应对脉冲传输的影响可以忽略。 对于反向传输的准连续光波 , XPM对光场 传输的影响与同向传输的情形基本相同。
9
频域和时域效应
A1 i 2 2 21 i 1 A1 2 A2 A1 2 z 2 T 2 Aj


A2 A2 i 2 A2 2 2 d 22 2 A2 2 A1 A2 2 z T 2 T
z T t v g1


d
v g1 vg 2 vg1vg 2
减低信号功率 相邻信道正交偏振
14
10
不对称的频谱展宽
11
不对称的时域变化
Hale Waihona Puke Baidu
12
13
XPM对WDM通信系统的影响
在WDM系统中，某信道的XPM是其它信道共同作用的结果。 XPM已成为WDM系统主要的功率限制因素之一。 XPM与信道间隔以及信道数有关。 各信道之间偏振态的随机性使XPM呈现复杂的统计特性。
减小影响的主要方法：
增大信道间隔