光纤传输系统中四波混频效应的数值研究

Ｗａ ｅｅ ｇ ｈ（ ｍ， ｖ ｌｎ ｔ １ Ｉ
（） ａ 光纤 衰 减 系 数 为 ０２ Ｂ ． ＆ｍ 的输 出频 谱 ｄ
（ ） 纤 衰 减 系 数 为 ０ ｄ ／ｍ 的输 出频 谱 ｂ光 ． Ｂｋ ４
图 ６ 不同衰减系数下的 Ｆ ＷＭ 频 谱
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从光谱分析仪 中获得 激光器及光纤各参数 的设 置如
表 １和表 ２
表 １ 激 光 器参 数
２２ 极化 方位 角对 四波 混 频 的 影 响 ．
将 Ｃ Ｌ ｓｒ１和 Ｃ Ｌ ｓｒ２的 极 化 方 位 角 差 分 Ｗ Ｊ ｅ ａ Ｗ ａｅ
收 稿 日期 ：０ ０ ２ ２ ２ １ —１ － １ 修 稿 日期 ：０ １ １ ７ ２ １ —０ —１
混 频 效 应 的 产 生
关 键词 ： 纤 通 信 ： 波 混 频 效 应 ：数 值 计 算 光 四
０ 引
言
表 ２ 光 纤 参数
光 波 分 复 用 技 术 ｆ Ｍ 的 发 展 和 掺 铒 光 纤 放 大 器 ＷＤ １ ｆＤ Ａ 的 研 制 成 功 ， 方 面 大 大 增 加 了光 纤 通 信 系 统 ＥＦ） 一 的容 量 和传 输 距 离 ．另 一 方 面 也 使 得 光 纤 中 的非 线 性 效 应 加 强 ． 约 了系 统 性 能 参 数 的进 一 步提 高ｌ 四 波 制 ｌ ｌ
＼
研 究 与 开 发
一
＼ ＼
光 纤传 输 系统 中 四波 混频 效应 的数值 研 究
裴 红 津
（ 国移 动 通 信 广 东有 限公 司茂 名 分 公 司 ， 名 中 茂
摘
５ ５０ ） ２０ ０
要 ：搭 建 光 纤 系统 中 四波 混 频 效 应 的仿 真 平 台 ， 值 计 算 色散 系数 、 化 角 、 浦 功 率 、 纤 衰 数 极 泵 光 减 系数 、 纤纤 芯 有 效 面 积 等 因素 对 Ｆ 光 ＷＭ 的影 响 。 数 值 结 果表 明 ： 小的 色散 系数 、 适 较 合 的 极 化 角、 高的 泵 浦 功 率 、 小的 损 耗 系数 、 芯 面 积 与 泵浦 光波 长 间隔 都 能 有 效 地促 进 四 波 纤
２ 数值 计 算 结 果 及 讨 论
２１ 光 纤 色散 对 四波 混 频 的 影 响 ．
将 光 纤色 散 系数先 后 设 置为 ０１ｓｎ ｋ １ｌｓ ． ／ ｍ・ｍ 、ｐ／ ｐ（
ｆ ｋ １运 行 程 序 ． 到不 同色 散 系数 下 的 Ｆ ｎ ｍ， ｍ・ 得 ＷＭ 效 应 （ 图 ３。 见 ）从仿 真结 果 可 以看 出 ． 着 色散 系数 的增 大 ， 随 Ｆ ＷＭ 效 果 降低
长， 以及 选 择 合 适 的光 纤 。 对 全 波 长 转 化 技 术 有 很 大 这
的帮助。
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【］ Ｐ Ｆ ｋ Ｃ Ｓ ｕ Ｍｕ ｉｕ ｏ ｒ Ｗａｅ Ｍｉｉ ｈ — １ Ｍ． ． ０ ， ． ｈ ． ｈ ｐ ｍｐ Ｆ ｕ — ｖ ｘｎ ｉ ａ Ｐ ｏ ｇｎ
ｔ ｎ ｃ Ｃ ｙ ｔｌＦ ｂ ｒｆ ｒ６ Ｏ Ｇｂ ｓ Ｗ ａ ｅｅ ｇｈ Ｍｕ ｃ ｓｉ ｇ ｏ ｏ ｉ ｒ ｓａ ｉ ｅ ｏ ｘｌ ／ ｖ ｌｎ ｔ ｈｉａ ｔ ｆ ｎ
一
【 黄 湘 宁 ． 于 四波 混 频 的 理 论 探 讨 ［ ． 海 大 学 学 报 （ ５ 】 关 Ｊ青 ］ 自然 科 学 版 ）２０ ， ６６：０ ７ ，０ ８ ２ （ ７ — ４ ）
作 者 简介 ： 红 津 （ ９ ６ ， ， 北 宜都 人 ， 士 ， 究 方 向 为 移动 通 信 、 通信 和信 息 处理 方 向 裴 １ ７ 一） 男 湖 硕 研 光
＠ 现 计 机 ２１． 代 算 ０１２ ０
一
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号
言叩
１５ ９ ３
１Ｓ ４
１５ ｔ ４
混 频 （ＷＭ） 多 级 放 大 频 分 复 用 系 统 中 最 重 要 的 非 线 Ｆ 是 性效应。 尤其 是 在 系统 采 用 色 散 位 移 光 纤 的情 况 下【 本 文 的 研 究 目的 旨在 加 深 理 解 Ｆ ＷＭ 这 一 典 型 的 非线性 光学效应 ． 结 各因素对 Ｆ 总 ＷＭ 的 影 响 ． 文 的 本 研 究 对 于 系 统 设 计 中铺 设 光 纤 种 类 以及 泵 浦 光 的 选 择 具 有 指 导 意 义
长 度 裹瘴东敷 ｌ 毛 散擅 ｌ 色 散斜率 ｌ圩甚有效面积 Ｉ 非线拄折 射率 ７ｋ ｏ２Ｂｌ ｌｌｓ（ｍｋ）ｌ ．ｌｓ（硼ｋ）ｌ ６ ｍ ５ｍ ｌ ．ｄ／ ｐ／ｎ・ｍ １ｐ／兀。 ｒ ４ ￣ Ｏ ・ａ ｕ ｌ ．２６ １ ‘／ ４３８ × ０ｍ Ｗ ２
’ｓ ９ ３
１
１ ５４１
Ｗ
ａ ｅ ｎ ｔ ｆｌ ） ｖ ｅ ｈ（ｍ ｌ ｇ ｌ Ｊ 眦
（ ） 芯 有 效 面 积 为 ６ １ 输 出 频 谱 ａ纤 ０ ｍ。 ￣
ｆ ） 芯 有 效 面积 为 ８ ｔ 输 出 频 谱 ｂ纤 ０ ｍ 的 ｘ
图 ７ 不同纤芯有效面积下 的 Ｆ ＷＭ 频 谱
１ 四波 混 频 的仿 真 系统 设 计
图 １为 Ｆ ＷＭ 的模 拟 仿 真 原 理 图 Ｃ Ｌ ｓｒ 出 Ｗ ａｅ 输 连 续 激 光 ． 线 宽 度 设 置 为 ０． 过 一 个 ２ ｌ的合 波 器 谱 通 ｘ
出新 产生 的信 号 光 对 称 地 分 布在 泵 浦 光 两 侧
耦 合 ． 后 经 过 一 段 ７ ｋ 的非 线 性 光 纤 ． 合 波 器 和 然 ５ｍ 在 非 线 性 光 纤 后 面 分 别 接 人 光 谱 分 析 仪 ．最 终 结 果 可 以
图 １ 连续光条件下 Ｆ ＷＭ 的仿 真 原 理 图
运行 仿 真 程序 ．就 可 以从 频 谱 分 析 仪 中分 别 观 察
到图 ２中的频谱结果
由仿 真 结果 可 以 看 出 ． 生 了新 的 信号 光 ． 产 原有 泵
浦 光 的 能量 有 损 失 ． 即能 量发 生 转 移 。 由结 果 可 以看 且