两种抑制光通信中四波混频效应的改进方法
基于多段光纤链路的全光波长变换中的四波混频效率
由（ ） 可得第 段 光纤 中 的 四波 混频 光场 分量 为 ： ４式
—
（ 。 Ｅ ｘ一 ａ）二 与 … ｅ（ Ｌ ） Ｅ ｐ ｌ
（ ｐ 一 ）］ Ｄ ［ 一 Ｌ× （１ ｅ ｘ ａ 。
唧（１ １ 一
＝： ＝
小｛ｐ 一一 ）］ｐ 专 ｍ 一ｅ［１ ａ Ｌ 、 １ ｘ．（ 【Ｌ ｉ Ｊｘ 一 ／ 一 （ 也 ｅ一
１
［ ：竺 口 二 ］ 二 （ ＋ 墨］
为第 段 光纤 的相位 匹配． 在
ｍｅ ＬＸ １ ） 耋 ［ｃ ｐ ｍ Ｘ＝ ］（ ， Ｉｐ 一 也 Ｌ ｃ Ｊ ｅ一 ｛ 耋 、 １ 一
其 中 Ａ 为光 纤有效 面 积 、 ａ为光纤 的衰 减系数 、 为第 ｍ 段 光纤 的长度 、 Ｌ
光 纤零色 散波 长附 近相位 失配 可表示 成 ：
＝ 一
ｓ ［ 一 Ｊ ＋ （ 一 Ｊ］ 一 ） ＝ｆ ） 。 （ 。 ） 。 （ ） （ － ｓ，
（） ８
其中，
因此光 纤链路 输 出端 的 四波 混频 光场 为 ：
Ｅ （ － ｃ — …
一
∑ ｅ［１ ａ／ Ｎ ｘ （ － ｐ－ ｍ－ ￣
１ 一１
）
Ｊ
（ ６ ）
收 稿 Ｅ期 ：０ ６ ２ ８ 修 回 日期 ：０ ７ ５ ５ ｔ ２ ０ —１ —２ ； ２ ０ —０ —１ 基金项 目： 山东 省 自然 科 学 基 金 （０ ６ Ｇ２０ ０ ２ ２０Ｇ ２１０）
摘 要 ： 利用推导出的由多段光纤构成的光纤链路中的四波混频效率公式， 找出了其影响全光波长变换的四
波 混 频 效 率 的 因 素 ， 而 利 用 Ｍａｌ 进 ｔ ｂ成 功 模 拟 出 了任 意 多 段 光 纤链 路 的 四波 混 频 效 率 ． 过 调 节 影 响混 频 效 率 的 各 ａ 通 种 参 数 值 ， 到 了获 取 最 佳 混 频 效 率 的 取 值 范 围 ， 一 步可 获得 稳 定 的 波 长 变 换 效 率 ． 找 进
准线性光纤传输信道内四波混频及其抑制探究
准线性光纤传输信道内四波混频及其抑制探究刘超梁;蔡威威;曹文华【摘要】Intrachannel Four-Wave Mixing (IFWM)is one of the major nonlinearities affecting the signal transmission quality of high-bit-ratelong-range dispersion management quasi-linear fiber-optic transmission systems.In this paper,a numerical calcu-lation model is derived for describing the transmission process of quasi-linear fiber-optic transmission systems by adopting the Split-Step Fourier Method (SSFM)and a nonlinear compensation scheme for an economical and effective dispersion manage-ment in combination with pulse pre-broadening.After that,the intensity of the ghost pulse at the output end is j ust a quarter of that before the pre-broadening.Calculation results indicate that this scheme effectively suppresses IFWM,obtains ideal com-pensation effects and has a certain guiding significance for the design of high-rate fiber-optic communication systems in the fu-ture.%对于高码率、长距离、色散管理准线性光纤传输,IFWM(信道内四波混频)是影响信号传输质量的主要非线性效应之一。
非线性光纤光学 第十章-四波混频
• • •
单泵浦FOPA主要问题：
受激布里渊散射（SBS）的影响
增益谱在整个带宽内远不是均匀的 EDFA的放大自发辐射噪声也能使FOPA的性能显著劣化
双泵浦结构
双泵浦FOPA利用非简并FWM过程，采用波长不同的两个泵浦光源。 通过适当选择泵浦波长，双泵浦FOPA能够在更宽的带宽内提供相当平 坦的增益，而这对单泵浦FOPA来说是不可能的。双泵浦FOPA的参量 增益为
Pj A j (0) 为入射泵浦功率
这一解表明，在无泵浦消耗的近似下，泵浦波仅获得了一个由SPM和 XPM感应的相移 代入后两个方程，可得到关于信号场和闲频场的线性耦合方程：
dA3 i * 2i [( P PP A4 ] 1P 2 ) A3 1 2e dz
* dA4 * i 2i [( P PP 1P 2 ) A4 1 2 e A3 ] dz
dA2 in22 dz c 2 f 22 | A2 | 2 f 2 k | Ak k 2 |2 A2 2 f 2134 A1* A3 A4eikz
dA3 in23 2 f33 | A3 | 2 f3k | Ak dz c k 3
4
4
0
如果写成分贝单位时
GdB
1 10 log10 exp(2P0 L) P0 LS p 6 4
S p 10log10 exp2 8.7
参量增益的斜率
放大器的带宽为
1 A [( ) ( P0 r )2 ]1 2 | 2 | s L
信息通信网络线务员练习题库+参考答案
信息通信网络线务员练习题库+参考答案1、通信运行统计应包括（）等。
A、光纤通信设备B、光缆的故障次数C、故障时间、故障原因以及责任单位D、以上都是答案：D2、在光纤通信中，（）是决定中继距离的主要因素之一A、电调制方式B、光纤芯径C、传输带宽D、抗电磁干扰能力答案：C3、最适合于DWDM系统使用的光纤是（），因为该光纤的色散系数较小，衰耗系数与其他类型的光纤相差无几，而且能够有效抑制四波混频效应。
A、G.652B、G.653C、G.654D、G.655答案：D4、在OTDR实际测试中，3min的获得取将比1min的获得取提高0.8dB的动态。
但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。
一般平均时间不超过（）。
A、3minB、5minC、8minD、10min答案：A5、线路运行维护部门应结合线路巡检每（）对OPGW光缆进行专项检查，并将检查结果报通信运行部门。
A、月B、半年C、年D、两年答案：B6、日常演练由部分单位参加，按一定周期轮流进行，由（）组织实施。
A、省信通公司B、国网安监部C、中心站D、国网信通公司答案：C7、通信安全秋季检查应在（）月底前完成。
A、10B、11C、12D、9答案：B8、用于超长站距光通信的新建光缆纤芯宜选用（）类型，工作波长采用C波段窗口。
A、G.651B、G.652C、G.653D、G.655答案：B9、已终结的工作票.事故应急抢修单.工作任务单应保存（）。
A、半年B、两年C、三个月D、一年答案：D10、“地市供电公司级以上单位所辖通信站点单台传输设备、数据网设备，因故障全停，且时间超过（）小时。
”属于八级设备事件。
A、1小时B、2小时C、4小时D、8小时答案：D11、以下不是网管产生TU-AIS告警的原因的是（）。
A、系统中存在更高阶的告警，如R LOS、R LOF、HP SLMB、业务交叉配置错误C、主控板故障D、对端站对应通道失效答案：C12、双绞线电缆中的4对线用不同的颜色来标识，EIA/TIA568A规定的线序为（）。
光纤通信系统中色散补偿技术
光纤通信系统中色散补偿技术————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2光纤通信系统中色散补偿技术蒋玉兰(浙江华达集团富阳，31 1400)【摘要】本文叙述了光通信系统中一个重要的参数—色散，以及G65光纤通信系统的色散补偿技术。
文章还详细说明了各种补偿技术原理，并比较其优缺点。
最后强调说明色散补偿就是用来补偿光纤线路色散和非线性失真的技术。
1概述光纤通信的发展方向是高速率、大容量。
它从PDH 8 Mb/s, 34Mb/s,140Mb/s, 565Mb/s 发展到SDH 155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s，10Gb/s。
现在又进展为波分复用WDM、密集型波分复用DWDM。
同时，光纤的结构从G652、G653、G654，发展到G655，以及G652C 类。
光纤的技术指标很多，其中色散是其主要的技术指标之一。
色散就是指不同颜色(不同频率)的光在光纤中传输时，由于具有不同的传播速度而相互分离。
单模光纤主要色散是群时延色散，即波导色散和材料色散。
这些色散都会导致光脉冲展宽，导致信号传输时的畸变和接收误码率的增大。
对于新建工程新敷设高速率或WDM光缆线路，可以采用非零色散位移光纤（NZ-DCF），ITU一T将这种光纤定名为G655。
G655光纤在1 550 nm处有非零色散，但数值很小（0.1~10.0pb/nm·km）。
其色散值可以是正，也可以是负。
若采用色散管理技术，可以在很长距离上消除色散的积累。
同时，对WDM系统的四波混频现象也可压得很低，有利于抑制非线性效应的影响。
自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤(G652)的光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。
所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题。
基于高非线性光纤的四波混频效应与其应用分析
AbstractFiber optical parametric amplifiers (FOPAs) are optical devices depending on theχwhich need one or two pumps. The nonlinear response of the third-order susceptible (3)pump wavelengthλis generally tuned near the zero dispersion wavelength 0λas well as 0the phase matching condition being matched.The major advantages of FOPAs are broad bandwidth, high signal gain, able to operate at arbitrary center wavelength, idler generation(good for wavelength conversion), high-speed optical signal processing and so on .In this paper, we conduct a deep theory and experiment research concerning the parametric gain ,gain saturation, signal gain spectrum improvement and the suppression of degenerate four-wave mixing in non-degenerate optical parametric amplification. The structure of this paper is as follows:(1) Research of basic theory of fiber amplifiers. With Maxwell equations we get Nonlinear Schrodinger Equation(NLS) which describes the evolution of the lightwave in the FOPA.(2) Research of the gain parametric coefficient.We acquire the analytical expression of the parametric gain coefficient from the small-signal model, and discuss the maximum value of the parametric gain coefficient and the gain bandwidth from both one pump and two pumps. The conclusion is that the maximum value of the parametric gain coefficient and the gain bandwidth relate to wavelengths and power of the launched pump lightwave and signal lightwave.(3) Research of gain saturation characteristics of optical parametric amplifiers.In this paper, we mainly study gain saturation characteristics in non-degenerate optical parametric amplifiers by Finite Difference Time Domain method solving Nonlinear Schrodinger equation, and the conclusion is that under the same condition, the gain saturation value of double pumping optical parametric amplifiers is greater than that of a single pumping one, and gain saturation value increases with the power of launched pumping lightwave increasing, as well as decreasing with the power of launched signal lightwave increasing(4) Research into suppression of the idler in the degenerate four-wave mixing which takes place in non-degenerate optical parametric amplifiers. Due to the four-wave mixing effect which weakens the capability of the signal light amplifying in a non-degenerate optical parametric amplifier process happens between two high pumping source .In this article,we have done some researches on suppression of the idler in the degenerate four-wavemixing and the conclusion is that degenerate four-wave mixing effect can be completely suppressed by choosing proper pumping lightwave wavelength.(5) Research of the signal gain spectrum .We have analysed the model that adding a section of dispersion compensation fiber (DCF) connects to the tail of the high nonlinear fiber to improve the signal gain spectrum. Meanwhile ,we get an analytical expression of the output signal lightwave power led by the Nonlinear Schrodinger equation. On this basis ,we then have furtherly analysed another model of periodically inserting DCF into HNLF to improve the signal gain spectrum, which could be used as a pectination filter.(6) Conducting an experimental research on broadband tunable wavelength conversion based on the fiber optical parametric amplifiers. The signal wavelength is fixed nearby the zero dispersion wavelength, and the high power pump lightwave acts as a pumping source. When the wavelength of the continuous tunable laser is adjusted towards the long wavelength direction, the wavelength of the new born idler is automatically adjusted towards the short wavelength direction.Key words:gain coefficient gain saturation parametric amplifierfour-wave mixing finite difference time domain独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
光纤通信系统中的非线性效应研究
光纤通信系统中的非线性效应研究王振宝;吴勇;王平;冯刚;闫燕;张磊;陈绍武【摘要】文章介绍了光纤通信系统中的受激布里渊散射(SBS)、四波混频(FWM)效应和自相位调制(SPM)效应这几种重要的非线性效应,分析了其产生机理及在实际应用中对系统性能的影响.从几种非线性效应的基本原理出发,采用理论分析与模拟计算相结合的方法,研究了影响几种非线性效应的主要因素,并给出了相应的抑制消除方法.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P25-28)【关键词】非线性效应;受激布里渊散射;四波混频;自相位调制【作者】王振宝;吴勇;王平;冯刚;闫燕;张磊;陈绍武【作者单位】西北核技术研究所,激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西,西安,710024【正文语种】中文【中图分类】TN9150 引言随着光纤通信及光纤传感技术的发展，光纤线路传输容量的不断增加，传输距离的日益增大，通路的急剧增加以及光纤放大器的广泛使用，光纤的非线性已经成为制约系统性能的重要因素。
非线性问题也已经成为光纤通信系统设计中需要考虑的重要方面。
光纤的非线性效应可分为两类：一类为散射效应，如受激布里渊散射(SBS)、受激喇曼散射(SRS)等；另一类为与克尔效应相关的非线性效应，即与折射率密切相关的效应，如自相位调制(SPM)和调制不稳定性和四波混频(FWM)等。
单模和多模光纤的特点和应用
单模和多模光纤的特点和应用一、光纤结构光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。
它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。
（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。
）纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。
包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。
1. 纤芯位置：位于光纤的中心部位，直径：在4-50卩m单模光纤的纤芯直径为4-10 ^m ,多模光纤的纤芯直径为50卩m。
纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。
2. 包层位置：位于纤芯的周围直径：125 ^m成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。
掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。
3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。
一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层：一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。
涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。
涂覆后的光纤外径约 2. 5 mm。
4. 光纤最重要的两个传输特性损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。
（I）光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。
当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。
这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。
能同时抑制光纤激光器中自相位调制和四波混频的方法[发明专利]
![能同时抑制光纤激光器中自相位调制和四波混频的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/10368bf56037ee06eff9aef8941ea76e58fa4a3c.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010568471.8(22)申请日 2020.06.19(71)申请人 南京理工大学地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人 沈华 杨飞燕 矫岢蓉 朱日宏 卞殷旭 韩志刚 孔庆庆 (74)专利代理机构 南京理工大学专利中心32203代理人 朱沉雁(51)Int.Cl.H01S 3/067(2006.01)H01S 3/10(2006.01)(54)发明名称能同时抑制光纤激光器中自相位调制和四波混频的方法(57)摘要本发明公开了一种能同时抑制光纤激光器中自相位调制和四波混频的方法，针对光纤激光器中由自相位调制和四波混频激发的寄生激光引起的输出光谱主瓣展宽，根据寄生激光光谱特性提出了一种相移长周期光纤光栅，该光栅具有两个以信号激光中心波长为中心呈旋转对称的谐振峰，且两谐振峰波长与寄生激光波长相对应，能够将寄生激光从纤芯模耦合至包层模。
利用基于微波的热处理方法，大幅度降低了光栅的温度系数，同时结合飞秒激光制作的均匀性包层‑空气全耦合器件将寄生激光从包层模耦合至空气中，从而提高光纤激光器的线宽水平。
相比于现有方法，本发明提出的方法具有成本低、灵活性强、适用于不同结构光纤激光器等优点。
权利要求书3页 说明书7页 附图3页CN 111725694 A 2020.09.29C N 111725694A1.一种能同时抑制光纤激光器中自相位调制和四波混频的方法，其特征在于：针对光纤激光器中由自相位调制和四波混频效应激发的寄生激光引起的输出光谱主瓣展宽，根据寄生激光光谱特性提出了一种相移长周期光纤光栅，所述相移长周期光纤光栅具有两个以信号激光中心波长为中心呈旋转对称的谐振峰，且两谐振峰波长与自相位调制和四波混频激发的寄生激光的中心波长相对应，能够将由自相位调制和四波混频效应激发的寄生激光从纤芯模耦合至包层模；同时结合基于飞秒激光光刻制作的均匀性包层-空气全耦合器件将寄生激光从包层模耦合到空气中去，最终有效抑制由光纤激光器中自相位调制和四波混频效应引起的光谱展宽，从而大幅度提高光纤激光器的线宽水平。
(整理)光纤通信思考题答案.
1-1 用光导纤维进行通信最早在哪一年由谁提出答：1966年7月英籍华人高锟提出用光导纤维可进行通信。
1-2 光纤通信有哪些优点光纤通信具有许多独特的优点，他们是：1. 频带宽、传输容量大；2. 损耗小、中继距离长；3. 重量轻、体积小；4. 抗电磁干扰性能好；5. 泄漏小、保密性好；6．节约金属材料，有利于资源合理使用。
第2章 复习思考题参考答案2-1 用光线光学方法简述多模光纤导光原理答：现以渐变多模光纤为例，说明多模光纤传光的原理。
我们可把这种光纤看做由折射率恒定不变的许多同轴圆柱薄层n a 、n b 和n c 等组成，如图2.1.2（a ）所示，而且 >>>c b a n n n 。
使光线1的入射角θA 正好等于折射率为n a 的a 层和折射率为n b 的b 层的交界面A 点发生全反射时临界角()a b c arcsin )ab (n n =θ，然后到达光纤轴线上的O'点。
而光线2的入射角θB 却小于在a 层和b 层交界面B 点处的临界角θc (ab)，因此不能发生全反射，而光线2以折射角θB ' 折射进入b 层。
如果n b 适当且小于n a ，光线2就可以到达b 和c 界面的B'点，它正好在A 点的上方（OO'线的中点）。
假如选择n c 适当且比n b 小，使光线2在B '发生全反射，即θB ' >θC (bc) = arcsin(n c /n b )。
于是通过适当地选择n a 、n b 和n c ，就可以确保光线1和2通过O'。
那么，它们是否同时到达O'呢？由于n a >n b ，所以光线2在b 层要比光线1在a 层传输得快，尽管它传输得路经比较长，也能够赶上光线1，所以几乎同时到达O'点。
这种渐变多模光纤的传光原理，相当于在这种波导中有许多按一定的规律排列着的自聚焦透镜，把光线局限在波导中传输，如图2.1.1（b ）所示。
《光纤通信》实验4 光纤中的四波混频效应
东莞理工学院《光纤通信》optisystem软件仿真实验实验4光纤中的四波混频效应（FWM）一、实验目的1、了解影响四波混频效应的产生的因素2、了解抑制或增强四波混频效应的方法二、实验要求图4-1 G.653(a)及G.655(b)光纤的传输光谱某FWM的实验结果：如图4-1 (a)为4个3dBm的光信号在G.653光纤中传输了25km 后的光谱，其中λ0为1550nm波长，另外三个信号的中心波长分别为1549nm、1547nm、1551.5nm。
由图可见，经过传输后的信号，由于FWM产生了数十个串扰信号，有的叠加在原来信号上，有点落在其他位置上，干扰了原信号及其他位置信号的传输。
图4-1(b) 为初始输入的4个光波信号。
1、请根据上述实验数据，分别采用G.653光纤和G.655光纤作为传输光纤，对比光信号分别经过G.653光纤和G.655光纤后的FWM效应。
2、假设有两个输入光波信号输入到G.653光纤，其中一个输入信号的波长固定在1550nm，另一个波长在1550nm附近（可调）。
改变输入光功率，两个波长的间隔，光纤长度，观察FWM效应，总结哪些因素将影响FWM效应。
图4-2 仿真实验系统搭建三、思考题：1、G.653光纤有什么缺点？为什么要研制G.655光纤？G.655光纤有什么优点？2、如何抑制光纤中的FWM效应？附录：计算并输出G.653或G.655光纤的色散文件clear all;close all;WL=linspace(1450,1630,1801);S0=0.06;WL0=1550;D=S0*(WL-WL0);%G.653%S0=0.0467;WL0=1480;D=S0*(WL-WL0);%G.655figure(1)plot(WL,D,'k');hold on;plot(WL,D*0,'k');hold on;axis([1450,1630,-20,20]);WL=WL';D=D';da=[WL D]save E:\G652.txt-ascii da1:G.653:G.655:2：(1)改变波长间隔：1545：1542：1520：1515：(2)改变光功率：10dbm:5dbm:-10dbm:-20dbm:-50dbm:(3)改变光纤长度：50km:10km:5km:1km:0.2km:。
《光纤通信》实验4光纤中的四波混频效应
东莞理工学院《光纤通信》optisystem软件仿真实验实验4光纤中的四波混频效应(FWM )一、头验目的1、了解影响四波混频效应的产生的因素2、了解抑制或增强四波混频效应的方法二、实验要求图4-1 G653(a)及G.655(b)光纤的传输光谱某FWM的实验结果：如图4-1 (a)为4个3dBm的光信号在G.653光纤中传输了25km 后的光谱，其中入0为1550nm波长，另外三个信号的中心波长分别为1549nm、1547nm、1551.5nm。
由图可见，经过传输后的信号，由于FWM产生了数十个串扰信号，有的叠加在原来信号上，有点落在其他位置上，干扰了原信号及其他位置信号的传输。
图4-1(b)为初始输入的4个光波信号。
1、请根据上述实验数据，分别采用G.653光纤和G655光纤作为传输光纤，对比光信号分别经过G.653光纤和G.655光纤后的FWM效应。
2、假设有两个输入光波信号输入到G.653光纤，其中一个输入信号的波长固定在1550nm，另一个波长在1550nm附近(可调)。
改变输入光功率，两个波长的间隔，光纤长度，观察FWM效应，总结哪些因素将影响FWM效应。
訥LawFnwwrw = 1550 nmPonHw 團3 id 呂eCWLaw IFfWluencv = 1&43 nmCWLase Z Fr-Muencv =nm PWF= mWCWLaSfi- 3FrMueflcv = 1^1.5 wnP GW =mWpnr|：Os® Fibe*Le<*3th = 5 kmG TDUD webcfty ditwrtkwr = VESThird-ordw diipwcton » YESOptical SpoQtryrn An?}yEar_JLength ■ 5 kmStSuU YfibCiEv dLbWliW * YES 亍恤gr曲drs^s^ = YES披长(1 nmf格)($至P0二翌S彼氏(]nnV格)图4-2 仿真实验系统搭建三、思考题：1、G653光纤有什么缺点？为什么要研制G.655光纤？G.655光纤有什么优点?2、如何抑制光纤中的FWM 效应？附录：计算并输出G.653 或G.655 光纤的色散文件clear all ;close all ;WL=linspace(1450,1630,1801);S0=0.06;WL0=1550;D=S0*(WL-WL0); %G.653%S0=0.0467;WL0=1480;D=S0*(WL-WL0);%G.655figure(1)plot(WL,D, 'k' );hold on ; plot(WL,D*0, 'k' );hold on;axis([1450,1630,-20,20]);WL=WL';D=D';da=[WL D]save E:\G652.txt -ascii daLayout 1 Pmr ametersma1: L^belt Layout 1Simulation Jsignal& Spatial effects Noise Signal tracingwir-inMimr —imiMir-immireiimi ■—NameValueUnits ModeSimulation window Set bit rate: NormalReference bit rateNarmal Bit rale40000000000 B its/sNarmatTime window 3 2e-009NcrmetSample rate25COOOO(K>OOCOHzSequence length 128 Bits NormaiSamples per bit 64 NormalHumber of samples8192^formalAdd Paran... I Remove Pai EditPar^m.CW LaserFn&auency = l&M nmPaw® 工 3 dBm Optical Sp*ctnjm AfL>lyz«fOpbcaJ SfNMtrum Ailsyte r_ICWUMf 1Fiwwn^v = 1543 門仃Pcwef = 3 dBm CW laser 2 FrficnuerK^ = 1M7 fin Fdw«f ■舌呂盼□is 弊阿册 da EI 1PNsrn ErieIJ5«f def Opt»»i FfceJ- 1 OptieaJ Ffe&r U34* d£lmd 阻8itnoe 寓上骨暨比件gib ■■ YES Langth * 25 km人如叼仙=02 dEk'km -SrouD veUcWydwerskxn = YES ThinS-oraer d«sp&f&en = YESDi wnififi fte fi>™ > E 2an^^ Fia-tSH--A FiS tS»^ +M53 Ddl 阳 I HuxNumber 白IT 注“ f^ru ■ 4CWU HT 3FiWLienw = 15&1.5 nm Pawe< 二舌 dBmr&j 『S +EJIBNS waveiengih = YES Length = 2S> km AitcfiuJiEivi > 0.2 dB.km 怎gup vtlfe^V diH<i>ion^ Thrrd-flnfer 中牙 Derfiipn = ¥ DtsaersioH data hw = Fr DfcensKTi he 那a 他=Opttal Specuum Anayisf^G.653:nRx=・pc•■匸Optical Spectrum AnalyzerDbl 亡be* On Objects to open properties. M ME Objects- with Mouse Drago.1.54? 1.S5? 1.56?bUnur-l^nxri'h FmlsampledParafnerteroedl<DOptical Spectrum Analyzer_1Dbl Cbck. On Objects, to open praperties. Move Objects- wrth Mouse Drag1.55?lATauv^^nrn1>lh FmlG.655:B Optical Spectrum Analyzer□bl Click On Objeds to 口“口propcrtM^ Move Objects with Mouse Draywfujgs.■■搖@paldEspissMEss誰口Ngffl3Jem.1.54 ? 1.66?Optical Spectrum Analyze^Dbl Clck On Objeds to open pro perl its IM QVU Obit dis wih Mouse iDrng2:CWLarsef iFi»qu»n 匚 y ■ 154 禺 nm Pflwtf - 3(1)改变波长间隔: 1545:目Optical Spectrum AnalyzerObi Cfck On Objects 1Q 叩un propertes. M-ovc Object® with Mouse Drag电Optical Spectrum Analyzer_1Obl 匚Id On Digels to* open proper1^& Move Objects M&use Drsg1.54? 1.55T 1.56?Wml^ngih (mJ1542 :Optical Spectrum AnalyzerOtriClck 5 ObjBizts 1o ope<i pro periled Move 口 bjects. with Mouse Drag旦Optical Spectrum AnalyzeMOU Click On Objects 1D open propertie-a Move 0 bjecU wth M&u&e DnI 如1 MuXNurnittr 护f inpirt p«rtF - 2CWLucfFreaij&fw = iKO nfin Powvr ■： H dB^nCptiud FiberU&&r defirted ^lerence 椚”谢《科出=YES L«narth = 25 kmA IUHU ALW X D2 d&'km G*WP v^isM^iY 段= YiES Firnlkirde! diaperMDH - YES Or5aer«n ctilU tvi&e = F#W 他D- sKubn Hit ra™ ■ E 201*谟咒姜亘哼空冬上苗叵歧真鱼4■光岂卡曲FWUi£兰GS 刃.txtp 鲁ugtaufj^dgw(E B ZJKIADd吊E - 8-I ffi x J t m Q d■1 54 ?1.55?Wavelength tml1 55 ?1.S?Wavelenoth 4mk™l Optical Spectrum AnalyzerOWiCicH Oo Objects ten open propen卿.⑷叫Objects wth 如站趺Ora j兰Optical Spectrijm Analyzer_1EHbl Cick On Obfecta B open propcrtes. M OVE Objects wfth hlDU>s>e 1520:1515:<DfA1.S3? 1 54? 15S7 1 56?Ulm -1 ― iwliBi. ■Tan』-:_■亠-:-■-:二■_:-■0£>s-耳OB—宅caprwl&od1.51 ? 1 .52? 1.53? 4 £4 ? 1.55 ? 1.58?z□寸・oErs1 49 ? 1.51 7 1 S3? 155? 157?sa o3时*一LIRBI X W JL umv *fParamelerlMd石Ns—og・rEHsJkrnod.49? 1 Si ? 1.S3? J.55 ?WAveleiHflh (m)(2)改变光功率:10dbm:1 56?54?5dbm:1.54? 1.55 7 1.56-10dbm:i .55?s.官BPrEQd1 56"egDS®I9话MdSNN-r¥09・wfflprmdd-20dbm:-50dbm:1.54?1:55?pOJeg-ELU巴Ed2選Ns1.56?(3)改变光纤长度:50km:k mINoise Param eterliedJAll Noise Parametrized S Pouvtr (dBm)甸llNotse Parametrized S ：Powr(diBm)i-90 ・巾 -50・30-10p a rM s M u d匹£ ①且昼.54 ? 1 .55? 1.560.2km: 1.54?1.55 ?1 .SB?ULhM-ukl^uuvHi divn'l莎至一一站毎UJsEd 需一ons1.54 ?1.55 ?1 .56MrflA-lAlAJWTttl dml。
非线性光学四波混频
(5.３ - 17)
2
1
在求解这些方程时, 为了克服有多个坐标量的困难, 我们引入共同坐标z。 对于平面波而言, 有
而由图5.３ - ６, 又有
4
3
(5.３ - １８)
于是, (5.３ - １７)式可以改写为
（5.3 - 19）
在一般情况下, DFWM相位共轭特性可以通过对(5.３ - ３５)式进行数值计算给出。 图5.３ - ７～图5.３ - １０分别为对称激励情况下计算得到的特性曲线, 由这些曲线可以得到DFWM的如下特性:
02
5.3.2 简并四波混频（DFWN）理论
简并四波混频作用简并四波混频是指参与作用的四个光波的频率相等。 这时, 支配这个过程的三阶非线性极化强度一般有三个波矢不同的分量:
(5.３ - 1)
式中
简并四波混频的输出可以利用耦合波方程求解。其四波相互作用也可以理解为如下的全息过程：三个入射光波中的两个相互干涉，形成一个稳定光栅，第三个光波被光栅衍射，得到输出波。
图5.3 - 3 简并四波混频结构示意图
01
我们讨论的DFWM结构如图5.３ - ３所示, 非线性介质是透明、 无色散的类克尔介质, 三阶非线性极化率是χ(3) 。 在介质中相互作用的四个平面光波电场为
02
(5.３ - ３)
03
其中, E1、 E2是彼此反向传播的泵浦光, E3、 E4是彼此反向传播的信号光和散射光。 一般情况下, 信号光和泵浦光的传播方向有一个夹角, 它们的波矢满足
01
图5.３ - ４ 振荡时, 介质中E3和E4的功率分布
01
图5.３ - 5 DFWN的放大特性
当(3π/4)>|g|L>(π/4)时, R>1。 此时， 可以产生放大的反射光, 在介质中E3和E4的功率分布如图5.3 - 5所示。
单模和多模光纤的特点和应用
单模和多模光纤的特点和应用一、光纤结构光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。
它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。
（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。
）纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。
包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。
1. 纤芯位置 : 位于光纤的中心部位，直径：在 4-50 μm，单模光纤的纤芯直径为4-10 μ m , 多模光纤的纤芯直径为50μm。
纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。
2. 包层位置 : 位于纤芯的周围直径： 125μ m成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。
掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。
3.光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。
一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层：一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。
涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。
涂覆后的光纤外径约 2. 5 mm 。
4.光纤最重要的两个传输特性损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。
(l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。
当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。
光纤通信实验4光纤中的四波混频效应
东莞理工学院《光纤通信》optisystem软件仿真实验实验4光纤中的四波混频效应（FWM）一、实验目的1、了解影响四波混频效应的产生的因素2、了解抑制或增强四波混频效应的方法二、实验要求图4-1 G.653(a)及G.655(b)光纤的传输光谱某FWM的实验结果：如图4-1 (a)为4个3dBm的光信号在G.653光纤中传输了25km 后的光谱，其中λ0为1550nm波长，另外三个信号的中心波长分别为1549nm、1547nm、1551.5nm。
由图可见，经过传输后的信号，由于FWM产生了数十个串扰信号，有的叠加在原来信号上，有点落在其他位置上，干扰了原信号及其他位置信号的传输。
图4-1(b) 为初始输入的4个光波信号。
1、请根据上述实验数据，分别采用G.653光纤和G.655光纤作为传输光纤，对比光信号分别经过G.653光纤和G.655光纤后的FWM效应。
2、假设有两个输入光波信号输入到G.653光纤，其中一个输入信号的波长固定在1550nm，另一个波长在1550nm附近（可调）。
改变输入光功率，两个波长的间隔，光纤长度，观察FWM效应，总结哪些因素将影响FWM效应。
图4-2 仿真实验系统搭建三、思考题：1、G.653光纤有什么缺点？为什么要研制G.655光纤？G.655光纤有什么优点？2、如何抑制光纤中的FWM效应？附录：计算并输出G.653或G.655光纤的色散文件clear all;close all;WL=linspace(1450,1630,1801);S0=0.06;WL0=1550;D=S0*(WL-WL0);%G.653%S0=0.0467;WL0=1480;D=S0*(WL-WL0);%G.655figure(1)plot(WL,D,'k');hold on;plot(WL,D*0,'k');hold on;axis([1450,1630,-20,20]);WL=WL';D=D';da=[WL D]save E:\G652.txt-ascii da1:G.653:G.655:2：(1)改变波长间隔：1545：1542：1520：1515：(2)改变光功率：10dbm:5dbm:-10dbm:-20dbm:-50dbm:(3)改变光纤长度：50km:10km:5km:1km:0.2km:。
基于光纤中四波混频效应的全光串-并转换研究
基 于光 纤 中 四波 混 频 效 应 的全 光 串一 转 换 研 究 并
文 江 洪 ，江 阳 ，罗 旋 ，唐 学 理 学 院 贵 州 省 光 电子 技 术 与 应 用 重点 实验 室 ，贵 州 贵 阳 ５０ ２ ； １ ５ ０ ５
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２ ．天 津 大 学 电 子信 息 工 程 学 院光 纤 通 信 实 验 室 光 电信 息 技 术 科 学 教 育 部 重 点 实 验 室 ，天 津 ３ ０ ７ ） ０ ０ ２
四波混频的研究
式为通用的计算 " 8 g : #$ 功率方法 ! m m 单级单段光纤中的 * ’) 特性 利用8 式可得一段光纤中 c g : U= M b = M时 Q " #$ 功率为
图 & 多级放大不同色散光纤组成的 ’( ) 系统 & . * + , / 01 + 2 3 4 + / 2’( )5 6 5 4 7 0
以光的波分复用$ 技术为基础的光通信 +, -) 随着无中继传输距 可以有效地提高地提高通信容量 0 离的增加 # 需要加大发射功率 0 但是在大的光功率激 励下 # 光纤会呈现不良的非线性现象 0 光纤中的非线 性 效应一般可分为受 激 散 射 效 应 和 非 线 性 折 射 率 变 化0 前者包括受激喇曼散射 $ 和受激布里渊散射 ) j " j 等1 后者包括四波混频 $ 效应 / 自相 位 调 $ ) j { j . +-) 制$ 和交叉相位调制 $ 等 0 在 +, j # -) [ # -) - 系统 中# 各种光纤非 线 性 的 影 响 不 一 定 相 同 # 最有危害性 的 是由 . 系统的 +- 引起的密集波分复用 $ , +, -) 路间串扰 0 通常对多级放大系统光纤的 . +- 特性研 究往往假设每两级放大器间只有一种长度相等光纤 #
天津大学电子信息工程学院光纤通信实验室 # 天津 % $ & & & ’ ( )
摘要 * 本文对波分复用 $ 光纤通信系统中的四波混频 $ 特性进行 了 研 究 # 得 到 了 +, +, -) . +-) - 可用 于由多段不同长度 / 不同色散值的光纤组成的多级放大 +, 进而分析了 - 系统 . +- 效 应 的 计 算 方 法 # 多级放大和色散补偿这 %种特例的 . 标准单模光纤与高负色散值色散 单级 / +- 特性 0 研究 结 果 表 明 # 移位光纤的组合可以有效地抑制 . +- 混频效应 0 关键词 * 四波混频 $ 1多级放大 1波分复用 $ . +-) +, -) 中图分类号 * ( 4 5 6 6 2 34 文献标识码 * 7 文章编号 * 6 & & 8 9 & & : ; $ ( & & ( ) & % 9 & ( 8 % 9 & <
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题是严格抑制非线性效应。尤其是四波混频（Four- 后 ，人 们 对 光 纤 中 FWM 效 应 进 行 了 系 列 研 讨 。 [3]
Wave Mixing，FWM）效应[1]，FWM 效应造成信号功率 Eiselt 给 出 了 一 种 统 计 学 方 法 评 定 波 分 复 用
收稿日期：2018-06-19 稿件编号：201806102
dispersion management
光传输系统在传输速率、传输容量、传输距离和 的损耗，产生的新频率对系统产生非线性串扰，严格
成本等方面发展迅速，为实现单信道速率更高、信道 限制了光信号传输容量 。 [2]
间 隔 更 小 和 无 电 中 继 传 输 距 离 更 远 的 传 输 ，关 键 问
Stolen 等 人 在 光 纤 中 首 次 观 察 到 FWM 现 象 之
摘要：为研究高速光通信系统中的四波混频效应，基于 OptiSystem 搭建了 8×10 Gb/s 高速大容量传
输系统中的四波混频噪声评估模型。根据 ITU-T G.692 工程指标要求，围绕信道间隔和色散管理，
提 出 了 两 种 区 别 于 传 统 频 率 等 间 隔 系 统 的 改 进 方 案 ，分 别 研 究 其 对 四 波 混 频 噪 声 的 作 用 效 果 ，第
关键词：光通信；波分复用；四波混频；信道间隔；色散管理
பைடு நூலகம்
中图分类号：TN929.11
文献标识码：A
文章编号：1674-6236（2019）07-0128-05
Two improved methods for suppressing four⁃wave mixing effect
in optical communication
WANG Jing1，WANG Ya⁃xin1，DANG Xu⁃wen1，LI Shun1，SU Da⁃yin1，ZHANG Ke⁃fei2 （1.School of Science，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China；
第 27 卷 第 7 期 Vol.27 No.7
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2019 年 4 月 Apr. 2019
两种抑制光通信中四波混频效应的改进方法
王 敬 1，王娅欣 1，党绪文 1，李 顺 1，苏大银 1，张克非 2
（1.西南科技大学 理学院，四川 绵阳 621010；2.西南科技大学 计算机科学与技术学院，四川 绵阳 621010）
（Wavelength Division Multiplexing，WDM）系 统 中 信
基金项目：国家级大学生创新创业训练计划资助项目（201710619022）；四川省大学生创新创业训练计划资助
项目（201710619070）
作者简介：王 敬（1997—），男，四川广安人。研究方向：光通信工程。 -128-
一 种 方 案 是 两 头 大 、中 间 小 的 部 分 等 信 道 间 隔 ，第 二 种 方 案 是 在 第 一 种 方 案 的 传 输 链 路 中 设 置 了
DCF 色散补偿系统，仿真结果表明两种改进方案均能有效地抑制四波混频效应，且第二种方案的
效果更好，其传输距离和信道 Q 值明显增大，最高 Q 值可达 30.0。
2.School of Computer Science and Technology，Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010，China）
Abstract: In order to study the four-wave mixing effect in high-speed optical communication system，a four- wave mixing noise evaluation model for 8 × 10 GB / s high speed and large capacity transmission system is built based on OptiSystem. According to the requirement of ITU- T G.692 engineering index， around channel spacing and dispersion management，two kinds of improved schemes are proposed， which are different from the traditional frequency equal interval system，and their effects on four- wave mixing noise are studied respectively. The second scheme is to set DCF dispersion compensation system in the transmission link of the first scheme. The simulation results show that the two methods are improved. The scheme can effectively suppress the four-wave mixing effect，and the second scheme has a better effect. The transmission distance and channel Q value are obviously increased，and the maximum Q value can reach 30.0. Key words: optical communication；wavelength division multiplex；four wave mixing；channel spacing；