第三章 单模光纤传输特性及光纤中非线性效应

第三章 单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应

单模工作模特性及光功率分布 ............................................................. 错误!未定义书签。

单模光纤中LP 01模的高斯近似 ............................................................... 错误!未定义书签。

单模光纤的双折射（单模光纤中的偏振态传输特性） ............................. 错误!未定义书签。

双折射概念 ............................................................................................... 错误!未定义书签。

偏振模色散概念 ..................................................................................... 错误!未定义书签。

单模光纤中偏振状态的演化 ................................................................. 错误!未定义书签。

单模单偏振光纤 ..................................................................................... 错误!未定义书签。

单模光纤色散 ................................................................................................... 错误!未定义书签。

色散概述 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

单模光纤的色散系数 ............................................................................. 错误!未定义书签。

单模光纤中的非线性效应 ............................................................................. 错误!未定义书签。

受激拉曼散射（SRS ） ........................................................................... 错误!未定义书签。

受激布里渊散射（SBS ） ....................................................................... 错误!未定义书签。

非线性折射率及相关非线性现象 ................................................................. 错误!未定义书签。

光纤的非线性折射率 ............................................................................. 错误!未定义书签。

与非线性折射率有关的非线性现象 ..................................................... 错误!未定义书签。

自相位调制............................................................................................. 错误!未定义书签。

第三章 单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应

单模光纤的传输特性

单模光纤就是在给定的工作波长上，只有主模式才能传播的光纤。例如在阶跃型光纤只传播

HE 11模（或LP 01）的光纤。

由于单模光纤中只传输一个模式，不存在模式色散，所以它的色散比多模光纤要小的多，因

而单模光纤拥有巨大的传输带宽。长途光纤通信系统都无例外的采用单模光纤作为传输介

质。由于单模光纤已经成为光纤通信系统中最主要的传输介质，所以对单模光纤分析并掌握

其传输特性就显得尤为重要。单模光纤的纤芯折射率分布可以是均匀的，也可以是渐变的。

单模条件和截止波长

阶跃式光纤的主模LP 01模的归一化频率为零，次最低阶模LP 11模的归一化截止频率为。单模传输条件是光纤中只有LP 01模可以传输，而LP 11模以及其它高次模都被截止，这就意

味着归一化工作频率应满足条件：0

单模光纤的截止波长也就是LP 11模的截止波长，在光纤结构参数n 1、Δ及a 已知的条件

下，其截止波长为： a n U a n c

c 112612.222∆=∆=πλ 按上式计算截止波长只有理论意义。这是因为在实际工程中使用单模光纤，其纤芯半

径a 往往并不是作为光纤的参数直接给出，而只给出更有实际意义的模场直径。工程中单模

光纤的截止波长是由实验直接测量的。单模光纤的截止波长的测试方法在ITU-T 的有关建议

中规定的非常详细，读者可以查阅相关数据。工程最常用的单模光纤，其工作波长为微米，ITU-T 的建议规定，其截止波长范围为：微米<λc <微米。

规定最大截止波长为微米，是为了保证所传输的信号中波长最短的成分，也是满足单

模传输条件的。但也不能将截止波长取的过小，太小了，LP 01模的功率将部分进入包层，使

得传输过程中弯曲损耗增大，所以规定截止波长的下限在微米。

还需说明，规定的截止波长是指在光纤的始端激励起来各种模式，经一定长度的被测

光纤（2m 长的一次涂覆光纤并带有28cm 直径的环，或22m 长的成缆光纤并带有80mm 直