交叉相位调制
soa交叉相位调制
soa交叉相位调制
交叉相位调制（XPM）是非线性光学中的一种现象，是由于克尔效应导致的一束光与交叉相位调制（XPM）是非线性光学中的一种现象，是由于克尔效应导致的一束光与另一束光的相互作用引起的该光的相位变化。
在光纤传输过程中，两束不同频率的光在光纤中的速度不一致，由于XPM和群速度色散效应（GVD），导致频谱的不对称展宽，以及不同频率以不同速度传播，最终形成时域内结构复杂且不对称波形。
半导体光放大器（SOA）中的瞬态交叉相位调制效应也被广泛利用于全光信号处理，实现高速全光波长转换。
例如，当滤波器的中心波长相对于探测光载波波长蓝移0.25 nm时，利用SOA和带宽为0.4 nm的窄带滤波器可以实现重复频率为10 GHz、脉冲宽度为10 ps的同相和反相全光波长转换。
此外，还有研究者对基于SOA的交叉增益调制(XGM)和交叉相位调制(XPM)的全光波长变换进行了理论，仿真和实验研究。
交叉相位调制
不对称的频谱展宽
11
不对称的时域变化
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
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
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) ( 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
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
光纤通信课后习题参考答案-邓大鹏
光纤通信课后习题参考答案-邓大鹏第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候显现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年显现的。
传输损耗高达1000dB/km左右。
2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。
答：光纤通信系统要紧由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号通过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。
中继器确实是用于长途传输时延长光信号的传输距离。
3、光纤通信有哪些优缺点？答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，节约有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。
第二章光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和不处的涂覆层组成的。
纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是爱护光纤不受水汽的腐蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。
2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？答：（1）按照截面上折射率分布的不同能够将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，能够将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长能够将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，能够将光纤分为G .651光纤（渐变型多模光纤）、G .652光纤（常规单模光纤）、G .653光纤（色散位移光纤）、G .654光纤（截止波长光纤）和G .655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）能够将光纤分为松套光纤和紧套光纤。
（2）阶跃型光纤的折射率分布 () 21⎩⎨⎧≥<=a r n a r n r n渐变型光纤的折射率分布 () 2121⎪⎩⎪⎨⎧≥<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=a r n a r a r n r n c m α 3．阶跃型光纤和渐变型光纤的数值孔径NA 是如何定义的？两者有何区不？它是用来衡量光纤什么的物理量？答：阶跃型光纤的数值孔径 2sin 10∆==n NA φ渐变型光纤的数值孔径 ()() 20-0sin 220∆===n n n NA c φ 两者区不：阶跃型光纤的数值孔径是与纤芯和包层的折射率有关；而渐变型光纤的数值孔径只与纤芯内最大的折射率和包层的折射率有关。
T形交叉口3相位信号配时改进及优化
36
交通信息与安全 2010 年第 1 期 第 28 卷 总 153 期
街形式 (参见图 2) ,直行和左转的非机动车和行 人均通过人行横道过街 ,并配以相应绿灯信号时 间。
T 形交叉口具体信号相位设置为 :相位 1 ,允 许方向 1 机动车流直行 ,方向 2 机动车直行和右 转 ,方向 3 进口道处非机动车和行人过街 ; 相位 2 ,允许方向 1 机动车左转 ,方向 2 进口道处非机 动车和行人过街 ;相位 3 ,允许方向 3 机动车左转 和右转 。这种信号相位设置能够充分保证左转车 流的通行权利 ,并且在保证机动车通行的同时 ,最 大程度地满足非机动车和行人的过街需求 ,对于 各方向机动车 、非机动车交通量较为平均的 T 形 交叉口较为适用 。
引 言
在城市道路交通系统中 ,交叉口不仅是道路 网中通行能力的瓶颈 ,而且还是道路交通事故高 发区域 。T 形交叉口是我国城市道路交叉口的重 要形式 ,随着道路交通流量的逐渐增加 , T 形交叉 口也逐渐成为城市道路网中通行能力的“隘路”和 交通事故的“多发源”[1] 。目前随着道路网中机动 车数量的不断增加 ,很多 T 形交叉口都从原来的 支路停车或者减速让行等无信号控制变成信号控 制 。因此 ,对 T 形交叉口信号配时的研究有较强 的现实意义 。
交叉口范围内的运行速度也可以近似的等于直行 车辆的运行速度 ,因此 ,此方向左 、右转车辆在交 叉口范围内的运行时间也主要与各自运行距离有 关。
对于交叉口范围内的左 、右转车辆运行距离 , 可以按照其各自运行轨迹近似求得 ,如图 3 所示 :
图 3 交叉口车辆运行轨迹图
2 T 形交叉口 3 相位信号配时改进 及优化
结束语
在分析传统单点交叉口信号配时方法的基础 上 ,得到一种适用于 T 形 3 相位交叉口信号配时 方法 ,与传统单点交叉口信号配时方法和 Web2 ster 方法相比 ,此法在减少 T 形交叉口停车延误 方面有较大优势 ,对 T 形 3 相位交叉口信号配时 有很好的适用性和实用性 。
色用缓变光纤中交叉相位调制不稳定性分析
ｎ ｏｎ ｆｂｅ ｎｃ ｅ ｅｓ ａ ｌ ｉ ｒ ｉ ｒ ａｓ ｓ ｅｘｔｏ ｝ ｎｅｎ ｉ ｕｎ ｉ ｉｈ ｈｅ ｔａｌｆ ｃｔｏｎ ｗ ｔ ｔ ｐｒ ｏｄｕ ｃｔ（ｆ ａ ｌｙ— ｒ ｎｇ ｄｉ ｐ ｓｉ ｒ ） ｘｉｌ ｖａ ｙｉ ｓ ｅｒ ｏｎ ｐａ ａｍ ｅ ｅｒ ｎｄ ｔ ａ
Ｍ ｏ ｌ ｔｏ ｎｓ ａｂ ｌｔ ｆ Ｃｒ ｓ — ｄｕ ａ ｉ ｎ Ｉ ｔ ｉｉｙ ｏ ｏ ｓ ｐｈａ ｅ Ｍ ｏ ｓ ｄｕｌ ｉ ｎ ｉ Ｄｅ ｒ ａ ｉ ｉ ｐ ｒ ｉ ｎ ａｔｏ ｎ ｃ ｅ ｓ ｎｇ Ｄ ｓ ｅ ｓ ｏ
Ｆｉ ｅ ｓ ｂ ｒ
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维普资讯
兴 电 子 ・激
第１ ３卷
第 ８期
２０ ０ ２年 ８月
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ）） ｅ ｅ ｎ ｎ ｃ ・Ｌａ ｅ Ｖｏ ． Ｎｏ． Ａｕ ｏ ｒ ａ ｆ（ Ｉ ｏ ｌ ｃ ｏ ｌｓ ｔ ｓｒ １１ ３ ８ ｇ． ２ ０２ ０
色 散 缓 变 光 纤 交 叉 相 位 调 制 不 稳 定 性 分 析
（） ｐ ｒ ｍｅ ｔ（ ｙ ｉｓ （ ｃ ｌ ３ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ （ ｉ ｇ ａ Ｑ ｉ ｇ ａ ６ ０ ３． ｉ ａ １ｅ ａ ｔ ｎ ） Ｐｈ ｓ ｃ ， ） ｅ ｌ ｆ １ ｉ ｅ ｓ ｔ ） Ｑ ｎ ｄ ｏ， ｎ ｄ ｏ ２ ６ ０ 【ｈ ｎ ） ｆ
相敏轨道电路的相位交叉及相位测试
相敏轨道电路的相位交叉及相位测试我国铁路电气化区段站内轨道电路，很多使用25 Hz相敏轨道电路。
这种轨道电路包括局部电源、轨道电源和相敏接收器。
局部电源和轨道电源是由25 Hz电磁变频器提供的，并且轨道电源滞后局部电源90‘。
相敏接收器目前有机械二元二位相敏继电器和微电子相敏接收器2种。
1、25HZ相敏轨道电路相位交叉的作用两个相邻的相敏轨道电路A、B正确相位交叉配置如图l所示。
假定A、B轨道电路送受端信号相位分别为+90’、-90，则两个轨道电路信号相位差为180。
如果A、B两轨道电路中间绝缘损坏，B轨道电路的发送信号就可直接进入A轨道电路接收器中。
1．万用表比较法．如图1所示，测试步骤为：①必须在电气化停电时进行，用同一块万用表测试；②测A轨道电路绝缘端l、2电压为Ul；②测B轨道电路绝缘端3、4电压为U：；④x、4用短路线连结，测1、3端电压为U3；5、如果U3>U1，U3>U2，则表明相位交叉正确，否则相位交叉不正确。
用该方法测试相位交叉比较麻烦，只能在电气化停电时进行，否则有人身危险。
如果两相邻端同为送电或受电，则测试结果明显；如一端为送电，另一端为受电，测试结果不明显，就可能发生错误判断。
2．25 Hz相位交叉测试仪法。
25 Hz相位交叉测试仪有4条测试线，连结方法如图2所示。
25Hx相位交史测试仪测耳示童图图3 25HZ相位交叉测试仪工作原理方框图如果A、B两轨道电路相位交叉正确，测试仪的表针有指示，否则表针停在零点位置。
图3为25 Hz相位交叉测试仪的工作原理图。
该仪表是无源的，工作电源是从轨道电路中取出微量的能量，不会影响轨道电路工作。
仪表中有滤波器，可以消除电化干扰，因此可以在有牵引电流的情况下使用。
绝缘两端同为送电或同为受电，或一送一受，测试仪都能确保测量正确。
光纤中的交叉相位调制不稳定性研究
光纤中的交叉相位调制不稳定性研究杨慧敏;朱宏娜【摘要】在同时考虑四阶色散和五阶非线性的情况下,以扩展的非线性薛定谔方程为基础,研究了有损光纤中双光束交叉相位调制(XPM)不稳定性.结果表明:由于四阶色散的影响,在光纤的正、反常色散区,XPM所致的调制不稳定性可发生在两个频谱区;正、负五阶非线性的存在分别对XPM不稳定性起加强和减弱作用.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2008(000)001【总页数】4页(P29-32)【关键词】交叉相位调制不稳定性;四阶色散;五阶非线性【作者】杨慧敏;朱宏娜【作者单位】西南交通大学,信息科学与技术学院,四川,成都,610031;西南交通大学,信息科学与技术学院,四川,成都,610031【正文语种】中文【中图分类】TN929.11光脉冲在光纤中传输时存在着非线性和色散效应，当两者之间的相互作用达到平衡时，就可以形成光孤子，同时，这种相互作用必然导致对稳态的调制，这种现象被称为调制不稳定性（MI），它们之间的联系由 N.A.Khmediev等人［1～2］在对非线性薛定额方程一阶解的研究中发现。
MI在高重复率超短光脉冲产生方面有重要作用［3］，因此对它的研究引起了许多学者的兴趣［4］。
当一束光在光纤中传输时，只能在光纤的反常色散区发生MI；而当两束光在光纤中传输时，双光束所致的交叉相位调制（XPM）不稳定性既可以发生在光纤的反常色散区，也可以发生在正常色散区。
本文以扩展的耦合非线性薛定谔方程为基础，研究了有损光纤中高阶色散、高阶非线性对XPM不稳定性增益谱的影响。
1 理论模型不同波长的两个光脉冲在光纤中传输时，可以用下面扩展的耦合非线性薛定谔方程［4］描述：式中，Aj（z，t）（j=1，2）为慢变包络振幅；t是时间；z为传输距离；Vgj是群速度；βij是第j束光波的i阶群速度色散系数；αj 为光纤损耗系数；γ1j、γ2j分别为三、五阶非线性系数。
若令方程（1）的时间微分项为零，可得到稳态解：式中，Pj表示两光波的入射功率，式中，。
单点交叉口相位设计与信号配时组合优化研究
单点交叉口相位设计与信号配时组合优化研究单点交叉口是城市道路交通中常见的交通节点形式之一，其良好的相位设计和信号配时组合对于交通流的顺畅和交通安全具有重要的影响。
本文旨在研究单点交叉口的相位设计和信号配时组合的优化方法，以提高交通流的效率和减少交通拥堵。
首先，相位设计是单点交叉口中重要的一环。
相位设计主要涉及到车辆行驶方向的划分和绿灯时间的分配。
在划分车辆行驶方向时，需要考虑到交叉口周边道路的通行情况、车辆流量和行驶方向的需求。
通过合理的划分，可以有效地减少交通冲突和提高交通流的通行能力。
在分配绿灯时间时，需要根据各个方向的车辆流量和行驶速度进行动态调整，以确保每个方向的车辆都能够得到合理的通行时间。
其次，信号配时组合是单点交叉口中的另一个重要问题。
信号配时组合主要涉及到不同相位之间的转换和绿灯时间的设置。
在相位之间的转换上，需要考虑到车辆流量的变化和交通冲突的情况，以确保相位的切换能够顺利进行。
在绿灯时间的设置上，需要根据各个方向的车辆流量和行驶速度进行合理的分配，以最大程度地提高交通流的通行能力。
针对以上问题，本文提出了一种基于交通流模型的单点交叉口相位设计和信号配时组合的优化方法。
首先，通过对交通流进行建模和仿真，得到交通流的流量、速度和密度等相关参数。
然后，根据这些参数，利用优化算法求解出最优的相位设计和信号配时组合。
最后，通过仿真实验验证了该方法的有效性和可行性。
实验结果表明，采用本文提出的优化方法可以有效地改善单点交叉口的交通流状况。
相位设计和信号配时组合的优化可以显著提高交通流的通行能力，减少交通拥堵和交通事故的发生。
因此，本文的研究成果对于城市交通管理和交通规划具有重要的实际意义。
综上所述，单点交叉口相位设计和信号配时组合的优化是提高交通流效率和减少交通拥堵的重要手段。
本文基于交通流模型，提出了一种有效的优化方法，通过仿真实验验证了该方法的有效性。
未来的研究可以进一步探索其他优化方法和策略，并将其应用于实际的交通管理和规划中，以进一步提高城市交通的效率和安全性。
交叉相位调制原理
交叉相位调制原理
嘿，咱就说说交叉相位调制原理呗。
有一回啊，我去参观一个科技馆。
在那里，我看到了一个关于光的实验。
那个实验展示了交叉相位调制的原理，可有意思了。
实验是这样的，有两束光，一束光很强，一束光比较弱。
这两束光在一个特殊的材料里相遇了。
然后呢，那个强的光就会影响弱的光。
就好像一个大哥哥带着一个小弟弟走路，大哥哥走得快，小弟弟就得跟着大哥哥的节奏走。
我记得当时我看着那个实验，心里特别好奇。
我就想啊，这到底是怎么回事呢？后来，讲解员就给我们解释了交叉相位调制的原理。
她说，交叉相位调制就是当两束光在一个材料里相遇的时候，它们的电磁场会相互作用。
那个强的光会改变材料的折射率，然后这个改变了的折射率又会影响弱的光。
就像一个人在水里走路，水的阻力会让人走得慢一些。
如果水的阻力突然变大了，那么这个人走得就会更慢。
我听了讲解员的解释，还是有点不太明白。
讲解员就又举了个例子。
她说，就像两个人在一个房间里说话。
如果一个人声音很大，另一个人声音很小，那么那个大声的人就会影响小声的人。
大声的人说话的时候，空气会震动得很厉害。
这个震动就会影响小声的人说话的声音。
我这下终于有点明白了。
我觉得交叉相位调制还挺神奇的。
它可以让我们控制光的性质，说不定以后还能用来做很多有趣的事情呢。
总之啊，交叉相位调制原理虽然有点复杂，但是通过那个实验和讲解员的解释，我还是对它有了一些了解。
以后要是再看到关于光的实验，我肯定会想起交叉相位调制这个神奇的原理。
实验6交叉口信号相位配时调查
对实验结果的讨论
（讨论在实验过程中存在的问题及如何解决，或自己通过本次实验的收获等。）
2.调查时间：选择气候良好时间即可。
实验设备及器材
秒表、记录纸、笔等。
实验内容及流程
1.进行安全教育、调查方法等的培训，拟定调查方案。
2.调查方法：观察某固定周期信号控制的交叉口交通信号灯，分别记录各个相位的红、绿、黄色灯的时间，以及总的信号周期时间。
问题
（学生自己根据预习报告内容提出自己的问题）
指导教师批阅、签字：
实验报告册
课程名称：交通工程学实验实验项目：交叉口信号相位及配时调查
实验时间：2013年12月日指导老师：王丽
一、预习报告
实验目的
对交叉口的信号相位及配时进行调查分析，通过调查资料掌握信号相位及配时的规律，为交通管理与控制、交通安全等提供依据。
实验原理或相关知识
1.调查对象：某固定周期信号控制的交叉口交通信号灯相位及配时情况。
二、原始数据或信息记录
交叉口信号相位及配时调查记录表
调查日期：年月日 星期：天气：
调查地点：路路交叉口 调查时间：~
相位时间
绿灯
黄灯
红灯
信号周期时间
一（南北直行）
二（南北左转）
三（东西直行）
四（东西左转）
三、实验报告
数据或信息处理及实验结果
调查结果整理与分析：
1.画出信号运行相位图及信号配பைடு நூலகம்图。（参考课本213页图）
交叉相位调制
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：
n1NL nN2 L
5
耦合薛定谔方程
Aj
z
1 j
Aj t
i 2
2
j
2 Aj t 2
Байду номын сангаас i
2
Aj
in2 j
c
f jj Aj 2 2 f jk Ak 2
Fj x, y 2 Fk x, y 2 dxdy
f jk
15
16
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。
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。
8
(10.6 - 14)
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,
3
不同频率光波之间的XPM
因此：
P
NL
(
j
)
0
( j) NL
E
j
则总的极化强度为：
P( j ) 0 j E j
其中：
交叉口行人信号相位配时
交叉口行人信号相位配时一、行人相位组成完整的行人相位包括行人绿灯(WALK)、行人闪(FD W)和行人红灯(DW)3部分.在行人绿灯时间里，行人离开路缘石或路肩进入人行横道，按照指示的方向穿过道路;在行人闪时间里，没有进入人行横道的行人不允许再进入人行横道，而已经进入人行横道的行人可以继续通过人行横道或者到达安全岛，因此，行人闪时间也称作行人清空时间;显示红灯时，不允许任何行人通行.当行人与右转车辆冲突时，也可用闪动的绿灯信号代替绿灯.行人相位通行时间包括行人绿灯时间和行人清空时间2部分.1.1行人绿灯时间行人绿灯时间应该使得在一个周期内所有等待的行人离开路缘石进入交叉口.行人绿灯放行时间包括2部分:反应时间和人群通过路缘石进入人行横道的时间，即式中：WALK为行人绿灯时间，s;为行人反应时间，s;为行人绿灯信号开始时等待的人数，一般等于一个周期行人的到达量，人;为行人流率，即单位时间单位宽度内通过某一断面的人数，人/(m*s);为人行横道的有效宽度，m.1.2行人闪时间行人闪时间起到清空行人的作用，使在行人绿灯时间末尾进入人行横道的行人在冲突车流获得绿灯显示前通过冲突点.式中:FDW为行人闪时间，s;为行人穿越的长度，m;为行人15%位平均速度，m/s.3行人相位时间与机动车相位时间的关系1.3行人相位时间行人相位时间等于行人绿灯时间和行人闪时间之和，即求得的行人相位时间为行人相位最小时间,，，机动车相位时间T是指相位绿灯显示时间g和相位间隔时间I的和，I包括黄灯时间Y和全红时间AR，有时只有黄灯时间，即在行人相位和机动车直行相位同时设置的情况下，T不能小于行人相位最小时间，即根据行人清空时间和相位间隔时间的关系，将行人相位时间和机动车相位时间的关系分为2种情况：（1）禁止任何行人在相位间隔时间通行，行人只能利用机动车相位绿灯时间清空，即行人闪与机动车绿灯同时结束，行人红灯和机动车黄灯同时启亮;（2）在相位间隔时间内可以清空行人，即行人闪与机动车全红(黄灯)时间同时结束，行人红灯和机动车红灯同时启亮.相位间隔时间不用作行人清空时间相位间隔时间用作行人清空时间二、行人相位时间与机动车相位时间的关系2.1 当相位绿灯显示时间大于行人相位最小绿灯时间时如果机动车相位时间足够长，且绿灯显示时间不小于行人相位最小时间，则行人相位时间可与机动车绿灯时间同时结束，也可与全红时间同时结束，可选用以下两种形式（1）行人相位时间与机动车绿灯时间同时结束若，无需对行人绿灯时间WALK和行人绿灯闪时间FD W 进行调整，分别根据式（2）和（3）计算;如果，维持FD W不变，根据对WALK进行调整。
有损光纤中的交叉相位调制不稳定性现象
频 谱宽度 和 幅度 会逐 渐减 小．
关键词 ： 有损光 纤 ； 叉相位 调制 ； 交 不稳 定性 中图分 类号 ：Ｎ ９ ９ １ Ｔ ２ ． １ 文献标 识码 ： Ａ ’
引 言 光 脉 冲在光 纤 中传 输时 ， 色散 和非 线性效 应 间的相 互作 用在 一定 条件下 会导致 光 脉冲振 幅 的增 加 ， 从而
输 距 离对 Ｘ Ｍ不 稳定 性增益 谱 的影 响 ． Ｐ
１ 理 论 模 型
偏振模 式 相 同 、 但波长 不 同的两束 光脉 冲在 光纤 中传输 时 ， 传输 过程 可 以用下 面扩展 的非 线性 薛定谔 其 方 程描述 ：
Ｏ Ａｉ
＋ ＋ ＋ 一 ＋ ＝
［ Ｉ ＋ ４。ｌ］ ＋ ２×［ Ｉ ＋３ ３ ＋６ Ｉ Ｉ ３ ］ｊ Ｉ ２ｌ ３ ， Ｉ Ａ Ｉ Ｉ Ｉ Ａ Ｉ Ａ
示．
豆
～
Ｄ
ｎ
， １｛ １ ＿Ｚ
图 １ 处 光 纤 损 耗 对 增 益 谱 的 影 响
５
４
星３
ａ Ｄ
２
１
ｎ
， ＴＨＺ
（） １
式中 Ａ（＝ ，） ｉ １２ 是脉冲振幅，为传输时间，是传输距离 ， 为群速度 ， 为第 束光脉 冲的 ｉ ｊ ｆ ｚ 阶群速度色散
系数 ， 代表 光纤 的损 耗 ， ｌ 第 束光 脉 冲的三 阶非线 性 系数 ，２ ｙＪ 是 『 五 阶非 线性 系数． 是其 采用 线性 稳 定分 析
6交叉相位调制
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
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。
Fj
x,
y
2
dxdy
Fk x, y 2dxdy
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。
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相互作用起到一定 的限制工作。
不对称的频谱展宽
不对称的时域变化
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 减低信号功率 相邻信道正交偏振
不同频率光波之间的XPM
因此：
P
NL
(
j
)
0
( j) NL
E
j
则总的极化强度为：
P( j ) 0 j E j
其中：
j
( L
j
)
( j) NL
交通工程学 相位
交通工程学相位相位在交通工程学中是一个重要的概念，它指的是交叉口信号灯的状态变化过程。
相位的设置和控制对于交通流的顺畅和交通安全起着至关重要的作用。
相位的定义是交叉口信号灯周期内的一个时间段，它包括绿灯、黄灯和红灯三个状态。
绿灯表示允许通过，红灯表示禁止通过，而黄灯则是用于过渡状态的信号。
根据交通流量和交通需求的不同，相位的设置可以有多种方案。
在交通工程中，相位的设置应该根据交叉口的交通流量进行合理的规划。
一般来说，交通流量较大的方向应该设置较长的绿灯时间，以保证交通的通行效率；而交通流量较小的方向则可以设置较短的绿灯时间。
相位的控制是通过交通信号控制器来实现的。
交通信号控制器是交通工程中的一种重要设备，它可以根据交通流量和交通需求的变化来调整信号灯的相位。
通过合理的相位控制，可以提高交通的通行能力，减少交通拥堵。
相位的控制算法有很多种，常见的有固定时序控制和感应控制两种。
固定时序控制是根据交通流量的统计数据来设定信号灯的相位时长，适用于交通流量变化较小的交叉口。
感应控制则是通过交通流量感应器来实时监测交通流量的变化，根据实际情况来调整信号灯的相位时长。
除了相位的设置和控制，交通工程中还需要考虑相位的协调。
相位的协调是指多个相邻交叉口的信号灯相位之间的协调配合，以提高交通的通行效率。
相位的协调可以通过设置合理的相位差和相位序列来实现。
相位差是指相邻交叉口信号灯相位开始时间的差值，通过合理设置相位差可以使交通流在相邻交叉口之间保持流畅。
相位序列则是指相邻交叉口信号灯相位的顺序，在交叉口信号灯的控制过程中，根据交通流的行进方向来调整信号灯的相位序列，以提高交通的通行效率。
相位在交通工程学中是一个重要的概念，它涉及到交叉口信号灯的设置、控制和协调。
合理的相位设计可以提高交通的通行效率，减少交通拥堵，保障交通安全。
相位的研究和应用将进一步推动交通工程学的发展，为我们提供更加便捷和安全的交通环境。
波分复用系统中交叉相位调制效应研究
波分复用系统中交叉相位调制效应研
摘要：通过数值仿真，研究了在不同色散管理方案下，比特率为40 Gb/s的波分复用系统中交叉相位调制对系统的影响。研究结果表明，其色散补偿方案采用分布式补偿最好，后置补偿采用略过补偿，而前置补偿通过略欠补偿则可以减小交叉相位调制对系统的影响。
图5是DSF为72 km时，采用前置色散补偿“1”码强度起伏随SMF长度的变化曲线。完全补偿色散时SM长度为12 km，由图可见当长度为11.9 km时交叉相位调制对系统的影响相对较小，此时对应的色散补偿系数为99.17％，可见在前置补偿系统中为了减小交叉相位调制对系统的影响，需要采用欠补偿的方案。比较图4、图5还可以看出，在前置色散补偿系统中交叉相位调制的影响要远远大于后置色散补偿系统，因为在这种系统中，有效非线性长度内平均色散较大，从而减小了通过色散补偿来抵消PM-AM转化的作用。
察信道的相移为
(13)
其中 的表达式为:
exp (14)
是光纤色散、信道间隔和传输距离的函数,它代表第k个干扰信道对被测信道的XPM效应的等效函数.式(13)表示 是 通过传递函数 的系统输出的。
三．仿真系统
本文在仿真中采用四信道的波分复用系统，每信道比特率为40 Gb/s，信道间隔为100 GHz，系统的中心频率为193.1 THz，其仿真系统如图1所示。
二．理论分析
2.1.XPM引起的相位调制
XPM的发生是因为光波的有效折射率不仅与该光波的强度有关，而且与其它光波的强度也有关。仅考虑光纤中有两列不同频率光波沿z轴传播的情形，并假设两列光波都是沿x方向的偏振光。光线中的光强可以表示为:
交叉调制失真
交叉调制失真
交叉调制失真是指在信号传输过程中，因为传输线路或接收端的特性不同，导致信号的相位和幅度发生变化，从而产生失真现象。
这种失真会导致信号的频谱被扭曲，使得传输的信号不能准确地被解码。
交叉调制失真可分为两种类型：线性失真和非线性失真。
线性失真是指因为传输线路或接收端的传输媒介特性不同导致的信号的相
位和幅度发生线性变化，比如传输线路的频率响应不均匀，导致高频信号的幅度比低频信号的幅度衰减更快。
非线性失真则是指传输线路或接收端的特性不同导致信号的相位和幅度发生非线性变化，比如信号通过非线性放大器时，会产生各种非线性失真。
交叉调制失真对于通信系统的影响非常大，因为它会导致信号的质量下降，从而影响信号的可靠性和传输速度。
为了减少交叉调制失真，可以采取一些措施，比如使用更好的传输线路、增加信号的功率、使用更好的接收端等。
- 1 -。
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E(r, t )
1 2
xˆ ( E1e i1t
E2ei2t )
c.c.
偏振方向的单位矢量 两脉冲的载频
时间的慢变函数，对脉宽 大于0.1ps的脉冲有效
✓ 非线性折射率引起XPM
P 0 ( (1) E (2) : EE (3) EEE)
第七章 交叉相位调制（XPM）
1. XPM感应的非线性耦合 2. XPM感应的调制不稳定性 3. XPM配对孤子 4. 频域和时域效应 5. XPM的应用 6. 偏振效应
1. XPM感应的非线性耦合
XPM引起的非线性耦合
✓ 两不同波长、不同传输方向、不同偏振方向的脉冲沿光纤共同传输时， 之间都可能发生相互耦合，下面考虑最简单的情况，即两偏振方向一 致、传输方向一致但波长不同的光沿光纤传输的情况
Aj Pj aj exp(ij )
微扰
微扰满足下面的两个耦合线性方程
a1
z
1
g1
a1 t
i 2
21
2a1 t 2
i 2P1
a1 a1*
2i1(P1P2 )1/2 (a2 a2*)
a2
z
1
g2
a2 t
i 2
22
2a2 t 2
i 2P2
a2 a2*
2i 2 (P1P2 )1/2 (a1 a1*)
1/ 2
2 j 取决于GVD的符号，为±1
结论： a.随两光束功率差的增加， XPM感应的调制不稳定增 益增加； b.群速度失配较小时， XPM感应的调制不稳定性 比较显著。
3.XPM配对孤子
XPM感应的调制不稳定性说明耦合非线性薛定谔方程也可能具有配对 孤子形式的孤立波解，此配对孤子通过XPM互作用保持其形状不变， 两孤子的载频可以不同，而且GVD参量甚至可以有不同符号。
z
1
g1
A1 t
i21
2
2 A1 t 2
1
2
A1
i1
A1 2 2 A2 2
A1
A2
z
1
g2
A2 t
i22
2
2 A2 t 2
2
2
A2
i 2
A2 2 2 A1 2 A2
非线性参量定义为
j
n2 j
cAeff
( j 1, 2)
✓如果两个脉冲群速度不同，会产生走离效应，那么XPM作用就会减弱。
PNL (1) eff ( E1 2 2 E2 2 )E1, PNL (2 ) eff ( E2 2 2 E1 2 )E2 ,
eff
30 4
(3) xxxxx
光纤中最低阶非线性效 应源于三阶极化率！
改写成
PNL
(
j
)
0
NL j
E
j
,
将其与线性部分PL合在一起
总的感应极化强度
P( j ) 0 j E j
✓走离长度
LW
T0 d
脉宽
d g1 g2
g1 g2
它是由于群速度失配导致两交叠脉冲互相分开时的光纤长度值
2.XPM感应的调制不稳定性
对于单光束，在光纤的反常色散区将产生调制不稳定性；当两束光通 过正常群速度色散区时能否产生调制不稳定性？
A1
z
1
g1
A1 t
i21
2
2 A1 t 2
1
Aj t
i 2
2
j
2 Aj t 2
j
2
Aj
in2 j
c
f jj
2
Aj 2 f jk
Ak 2
交叠积分为
fjk
Fj (x,
2
y)
Fk (x,
y) 2
dxdy
2
Fj (x, y) dxdy
Fk (x,
y)
2
dxdy
✓ 若忽略各交叠积分的差别，可以写成下面形式的两个耦合NLS方程
A1
以上线性方程组的通解为
波数
微扰频率
a j u j exp[i(Kz t)] i j exp[i(Kz t)]
对于某些微扰频率，当波数K的虚部不为零时，稳态解将变得不稳定， 微扰沿光纤指数增长。调制不稳定性产生的条件为：
[2
c21 sgn(21)][2
2 c2
sgn(22
)]
4
Ωcj 4 j Pj
➢ 亮—暗孤子对：群速度相同
暗孤子在反常GVD区传输，亮孤子在正常GVD区传输。因为XPM的强度 是 SPM的两倍，假如XPM感应的啁啾与SPM感应的啁啾相反，它就可以
抵消由SPM和正常GVD的联合作用感应的光脉冲的时域展宽。
表达式：
A1(z,t) B1 tanh W t z /V exp i K1z 1t
2
A1
i1
A1 2 2 A2 2
A1
A2
z
1
g2
A2 t
i22
2
2 A2 t 2
2
2
A2
i 2
A2 2 2 A1 2 A2
对于连续光，以上方程中的时间微分项为零；若光纤损耗忽略不计， 可得稳态解为
Aj Pj exp(ij )
入射光功率
非线性相移
j j Pj 2P3 j z
为了检验稳态的稳定性，引入一个与时间有关的微扰，设此时的解为
j
c
nj z n2
j
c
2
2
Ej 2 E3 j z
耦合NLS方程 ✓ 推导方法和第2章中的思路一致，也是将电场做分离变量
E j (r, t) Fj (x, y) Aj (z, t) exp(i0 j z)
空间横向分布 慢变振幅
传播常数
将传播常数展宽，值保留二次项，可到传输方程为
Aj
z
1 j
其中
j
L j
NL j
(n
L j
n j )2 ,
n j
n
L j
(
j
1,2)n jNL j Nhomakorabea/ 2nj
n2 (
Ej
2
2
E3 j
2
),
三阶非线性效应引起的折射率改变量
因子2表明在同样的 光强下，XPM的影响 是SPM的2倍！
SPM，与自身强度有关
XPM，与共同传输的 其他光波有关
非线性相移
NL j
A2 (z,t) B2 tanh W t z /V exp i K2z 2t
孤子振幅： B12 2 1 22 2 21 W 2 31 2 B22 2 2 21 122 W 2 31 2
孤子波数： K1 1B12 21 Ω12 2 K2 B22 Ω22 W 2 2
E(r, t )
1 2
xˆ ( E1e i1t
E2ei2t
)
c.c.
PNL
(r,t)
1 2
xˆ{PNL
(1 )
exp(i1t)
PNL
(2
)
exp(i2t)
四波混频
PNL (21 2 ) exp[i(21 2 )t]
PNL (22 1) exp[i(22 1)t]} c.c.,
式中包含有新频率和下的振荡项，这些项对应于FWM。但是它必须 满足相位匹配条件，此条件在实际过程中一般不满足，除非作特 殊的安排。因此这里假设相位匹配条件不满足，所以忽略四波混 频项。