自相位調(diào)制-課件

光纖中的非線性效應(yīng)

（自相位調(diào)制）1ppt課件光纖中的非線性效應(yīng)（自相位調(diào)制）1ppt課件概述SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懮⑿?yīng)與自相位調(diào)制對脈沖傳輸?shù)墓餐绊懝夤伦又饕獌?nèi)容2ppt課件概述主要內(nèi)容2ppt課件自相位調(diào)制

(SPM)

光的自相位調(diào)制是指一個模式（單頻、單偏振的光波）在光纖中傳輸時，使傳輸?shù)墓獠òl(fā)生相移（頻率啁啾）的情況，并且這種相移（啁啾）與光場強(qiáng)度有關(guān)。3ppt課件自相位調(diào)制(SPM)光的自相位調(diào)制是指概述SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懮⑿?yīng)與自相位調(diào)制對脈沖傳輸?shù)墓餐绊懝夤伦又饕獌?nèi)容4ppt課件概述主要內(nèi)容4ppt課件自相位調(diào)制理論

SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懣梢酝ㄟ^求解非線性傳輸方程進(jìn)行分析。為了突出SPM對信號傳輸?shù)挠绊?假定脈沖的中心波長位于光纖的零色散波長上,則β2=0。同時,如前面的討論,作下述變換,定義出歸一化振幅:(2-1)

式中,P0為輸入脈沖的峰值功率；α為光纖損耗系數(shù);U(z,T)是按隨傳輸損耗減小的脈沖振幅峰值歸一化后得到的信號脈沖形式,反映脈沖的形狀和相位信息。5ppt課件自相位調(diào)制理論SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懣梢酝ㄟ^求解非線這樣,非線性傳輸方程變?yōu)椋?2-2)自相位調(diào)制理論

假設(shè)：則：一般解:

其中：非線性相移SPM會產(chǎn)生依賴光強(qiáng)的相移，但脈沖形狀不變有效長度非線性長度(2-3)6ppt課件這樣,非線性傳輸方程變?yōu)椋?2-2)自

非線性效應(yīng)與傳輸距離和纖芯內(nèi)光強(qiáng)有密切關(guān)系，為此引入兩個基本參量：幾個非線性參數(shù)

有效長度（Leff）：非線性對信號的影響隨距離增加而增加。但由于光纖損耗帶來信號功率的連續(xù)下降，所以可以采用一個簡單而精確的模型來假定功率在一段光纖長度內(nèi)為常數(shù)；

有效面積(

Aeff)

：非線性效應(yīng)隨光纖中光強(qiáng)的增大而增大。由于光功率在光纖纖芯內(nèi)不是均勻分布的，為簡單起見，采用有效面積表示。7ppt課件非線性效應(yīng)與傳輸距離和纖芯內(nèi)光強(qiáng)有密切自相位調(diào)制引起的頻譜展寬

非線性相移隨時間的變化意味著瞬時頻率的改變（即啁啾）：SPM引入的啁啾隨傳輸距離的增大而增大；脈沖沿光纖傳輸時會不斷產(chǎn)生新的頻率分量，使頻譜展寬；頻譜展寬的程度依賴于脈沖的形狀。由于：(2-4)(2-5)結(jié)論（重要考試）：8ppt課件自相位調(diào)制引起的頻譜展寬非線性相移隨

盡管許多激光器發(fā)射的脈沖都近似為高斯型,但通常還要考慮其它的脈沖形狀,例如超高斯脈沖。對半導(dǎo)體激光輻射來說,超高斯脈沖是典型的脈沖,它的形狀可表示成如下形式：(2-6)高斯及超高斯脈沖的SPM效應(yīng)

式中,C為啁啾參量,決定著脈沖啁啾；m反映了沿的銳度。當(dāng)C=0時,上式變?yōu)闊o啁啾高斯脈沖。9ppt課件盡管許多激光器發(fā)射的脈沖都近似為高斯型,由(2-5)式,SPM產(chǎn)生的頻率變化為：(2-7)

令(2-7)式對時間的導(dǎo)數(shù)為零，可以得到最大的頻率變化。由(2-4)、(2-7)式,可以得到高斯脈沖及超高斯脈沖的非線性相移及頻率變化，見下頁圖2-1。高斯及超高斯脈沖的頻率啁啾10ppt課件由(2-5)式,SPM產(chǎn)生的頻率變化為：(2-7)圖2-1高斯脈沖(虛線)與超高斯脈沖(實(shí)線)在Leff=LNL的相移與頻移啁啾隨時間的變化曲線相移隨時間的變化與脈沖強(qiáng)度分布相同頻率變化在脈沖前沿為負(fù)（紅移），而在脈沖后沿變?yōu)檎担ㄋ{(lán)移）高斯脈沖中心區(qū)的啁啾是線性且值為正（上啁啾）具有陡峭上升沿及下降沿的脈沖，啁啾相對要大超高斯脈沖與高斯脈沖情形不同，因?yàn)檫眱H在脈沖上升下降沿產(chǎn)生11ppt課件圖2-1高斯脈沖(虛線)與超高斯脈沖(實(shí)線)在Leff它描述了SPM效應(yīng)的強(qiáng)弱。

圖2-2示出了無啁啾高斯脈沖根據(jù)(2-8)式計(jì)算的在不同φmax值(相當(dāng)于不同傳輸距離)下脈沖光譜的演化情況。公式（2-4）：無啁啾高斯脈沖的頻譜演變

則SPM所導(dǎo)致的最大相移出現(xiàn)在脈沖的中心，即T=0處，由于U為歸一化的，因而：(2-8)12ppt課件它描述了SPM效應(yīng)的強(qiáng)弱。圖2-2示出了無啁圖2-2由SPM引起的高斯脈沖頻譜在不同φmax值下的展寬情況無啁啾高斯脈沖的頻譜演變

這種振蕩結(jié)構(gòu)的原因可由圖2-1來解釋：在兩個不同的時間,存在著相同的啁啾,表明脈沖在兩個不同點(diǎn)存在著相同的瞬時頻率,這相應(yīng)于具有同一頻率但相位不同的兩列光波,它們的疊加導(dǎo)致了脈沖頻譜的多峰結(jié)構(gòu)。SPM所致頻譜展寬在整個頻率范圍內(nèi)伴隨著振蕩結(jié)構(gòu)；頻譜由許多峰組成,且最外層峰值強(qiáng)度最大；峰值數(shù)目M取決于最大非線性相移，兩者存在近似關(guān)系：13ppt課件圖2-2由SPM引起的高斯脈沖頻譜在不同φmax值下脈沖形狀對頻譜展寬的影響

由公式（2-7），超高斯脈沖的最大啁啾是高斯脈沖的3倍，其頻譜范圍也大約是高斯頻譜的3倍；

兩種脈沖均出現(xiàn)5個峰值，但對超高斯脈沖，中心頻率附近啁啾幾乎為零，能量仍集中在中心峰；頻率啁啾主要產(chǎn)生在脈沖上升下降沿，隨前后沿陡峭度增加，尾跡覆蓋頻譜范圍增大，但攜帶能量減少，因?yàn)檫卑l(fā)生在很短時間間隔。圖2-314ppt課件脈沖形狀對頻譜展寬的影響由公式（2-7），超高斯脈沖的最大初始啁啾對頻譜展寬的影響（去年考試）

由于SPM所致頻率啁啾在在脈沖中心部分線性且為正，則：初始啁啾為正時，會與SPM所致頻率啁啾疊加，導(dǎo)致振蕩結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，使頻譜峰個數(shù)增加；初始啁啾為負(fù)時，與SPM所致頻率啁啾相反，導(dǎo)致啁啾變小，使頻譜峰個數(shù)減少；最外面兩峰由脈沖前后沿附近的殘余啁啾造成。無啁啾正啁啾負(fù)啁啾圖2-415ppt課件初始啁啾對頻譜展寬的影響（去年考試）由于SPM所連續(xù)光的SPM對連續(xù)光，SPM同樣會造成頻譜展寬?。m然不存在脈沖的時域變化）16ppt課件連續(xù)光的SPM對連續(xù)光，SPM同樣會造成頻譜展寬！16ppt概述SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懮⑿?yīng)與自相位調(diào)制對脈沖傳輸?shù)墓餐绊懝夤伦又饕獌?nèi)容17ppt課件概述主要內(nèi)容17ppt課件

在同時存在色散和SPM效應(yīng)的情況下,脈沖在光纖內(nèi)的傳輸特性應(yīng)當(dāng)通過求解非線性薛定諤方程進(jìn)行分析。由于方程本身的復(fù)雜性,通常需采用數(shù)值方法對脈沖的演變特性進(jìn)行求解。采用(2-1)式的變換關(guān)系,同時包含色散和SPM效應(yīng)的脈沖傳輸方程為：(2-9)包含色散和SPM效應(yīng)的脈沖傳輸方程18ppt課件在同時存在色散和SPM效應(yīng)的情況下,脈脈沖演化歸一化：(2-10)

(2-11)

其中：歸一化后的非線性薛定諤方程：色散起主要作用SPM起主要作用色散與SPM共同起作用色散長度非線性長度T0和P0分別是入射光脈沖的脈寬和峰值功率19ppt課件脈沖演化歸一化：(2-10)正常色散情況下的脈沖演化SPM使頻譜展寬，產(chǎn)生前沿紅移后沿藍(lán)移的新頻率分量，而正常色散區(qū)域，紅移分量較藍(lán)移分量傳輸?shù)目欤M(jìn)而加速了脈沖的展寬。圖2-520ppt課件正常色散情況下的脈沖演化SPM使頻譜展寬，產(chǎn)生前沿紅移后沿藍(lán)反常色散情況下的脈沖演化SPM所致啁啾為正，而色散所致啁啾為負(fù)，兩種作用在高斯脈沖中心附近基本抵消，脈沖傳輸期間，GVD和SPM的共同作用可保持無啁啾脈沖。圖2-621ppt課件反常色散情況下的脈沖演化SPM所致啁啾為正，而色散所致啁啾為圖2-7脈沖在反常色散光纖中傳輸因啁啾不同可被壓縮或展寬

對反常色散光纖，群速度與光載波頻率成正比，在脈沖中載頻高的部分傳播得快，而載頻低的部分則傳播得慢。反常色散情況下的脈沖演化22ppt課件圖2-7脈沖在反常色散光纖中傳輸因啁啾不同可被壓縮或展概述SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懮⑿?yīng)與自相位調(diào)制對脈沖傳輸?shù)墓餐绊懝夤伦又饕獌?nèi)容23ppt課件概述主要內(nèi)容23ppt課件光孤子(Soliton)是經(jīng)光纖長距離傳輸后，其幅度和寬度都不變的超短光脈沖(ps數(shù)量級)。光孤子的形成是光纖的群速度色散（GVD）和非線性效應(yīng)相互平衡的結(jié)果。光纖非線性效應(yīng)和色散單獨(dú)起作用時，對傳輸速率的提高是有害的。但是如果適當(dāng)選擇相關(guān)參數(shù)，在光纖的反常色散區(qū),使兩種效應(yīng)相互平衡，就可以保持脈沖寬度不變，因而形成光孤子。1980年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的Mollenauer等人用實(shí)驗(yàn)方法在光纖中觀察到了孤子脈沖。什么是光孤子24ppt課件光孤子(Soliton)是經(jīng)光纖長距離傳輸后，其幅度和寬度都

設(shè)已調(diào)制光波E(r,z,t)的頻譜在處有峰值，頻譜較窄，則可近似為單色平面波。由于非線性克爾效應(yīng)，傳輸常數(shù)應(yīng)寫成

（2-12）

式中，P為光功率，Aeff為光纖有效截面積。由此可見，β不僅是折射率的函數(shù)，而且是光功率的函數(shù)。由傳輸常數(shù)理解光孤子形成25ppt課件設(shè)已調(diào)制光波E(r,z,t)的頻譜在

在β0和P=0附近，把β展開成級數(shù)，得到：（2-13）

式(2-13)較完整地描述了光脈沖在光纖中傳輸?shù)奶匦?，式中右邊第三?xiàng)和第四項(xiàng)最為重要，這兩項(xiàng)正好體現(xiàn)了群速度色散和非線性效應(yīng)的影響。如果β″0<0，同時P>0，適當(dāng)選擇相關(guān)參數(shù)，使兩項(xiàng)絕對值相等，光纖色散和非線性效應(yīng)便相互抵消，因而輸入脈沖寬度保持不變，形成穩(wěn)定的光孤子。由傳輸常數(shù)理解光孤子形成26ppt課件在β0和P=0附近，把β展開成級數(shù)，得到：（2

光弧子通信就是利用光弧子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信方式，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬里之遙。全光式光孤子通信，是新一代超長距離、超高碼速的光纖通信系統(tǒng)。光孤子通信和線性光纖通信比較有一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)：一、傳輸容量比最好的線性通信系統(tǒng)大1個~2個數(shù)量級；二、可以進(jìn)行全光中繼。等光孤子通信27ppt課件光弧子通信就是利用光弧子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信方式SPM導(dǎo)致頻率啁啾，正比于光強(qiáng)對時間的微分；頻率啁啾將導(dǎo)致脈沖頻譜寬度增加；SPM與色散共同作用，在正常色散區(qū)，加劇脈沖展寬速度；在反常色散區(qū)減低脈沖展寬速度(但SPM將導(dǎo)致脈沖畸變)，在一定條件下，可以使色散效應(yīng)與SPM效應(yīng)互相抵消，實(shí)現(xiàn)脈沖無畸變傳輸----孤子；非線性效應(yīng)產(chǎn)生的自相位調(diào)制一般不大，對IM/DD系統(tǒng)無關(guān)緊要，但在級聯(lián)放大系統(tǒng)和WDM系統(tǒng)中則不容忽視。總結(jié)（重要）28ppt課件SPM導(dǎo)致頻率啁啾，正比于光強(qiáng)對時間的微分；總結(jié)（重要）28總結(jié)及思考練習(xí)：光脈沖在光纖中的傳輸行為光纖長度LLD且L

LNL，色散非線性都不起主要作用。光纖長度LLD而L

LNL，色散項(xiàng)與非線性項(xiàng)相比可忽略。SPM對光脈沖演化起主要作用。光纖長度L

LNL

而L

LD，非線性項(xiàng)與色散項(xiàng)相比可忽略。GVD對光脈沖演化起主要作用。光纖長度LLD且L

LNL，非線性項(xiàng)與色散項(xiàng)共同對光脈沖演化起作用。正常色散區(qū)，脈沖展寬；反常色散區(qū)，光孤子。29ppt課件總結(jié)及思考練習(xí)：光脈沖在光纖中的傳輸行為光纖長度LLD且總結(jié)及思考練習(xí)：

在1.55m窗口光纖通信系統(tǒng)中，對脈沖寬度T0=2ps，峰值功率P0=50mW的脈沖而言，可以忽略色散和非線性效應(yīng)進(jìn)行無畸變傳輸50km嗎？哪種效應(yīng)起主要作用？220ps2/km，2W-1km-130ppt課件總結(jié)及思考練習(xí)：在1.55m窗口光纖通信系統(tǒng)光纖中的非線性效應(yīng)

（自相位調(diào)制）31ppt課件光纖中的非線性效應(yīng)（自相位調(diào)制）1ppt課件概述SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懮⑿?yīng)與自相位調(diào)制對脈沖傳輸?shù)墓餐绊懝夤伦又饕獌?nèi)容32ppt課件概述主要內(nèi)容2ppt課件自相位調(diào)制

(SPM)

光的自相位調(diào)制是指一個模式（單頻、單偏振的光波）在光纖中傳輸時，使傳輸?shù)墓獠òl(fā)生相移（頻率啁啾）的情況，并且這種相移（啁啾）與光場強(qiáng)度有關(guān)。33ppt課件自相位調(diào)制(SPM)光的自相位調(diào)制是指概述SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懮⑿?yīng)與自相位調(diào)制對脈沖傳輸?shù)墓餐绊懝夤伦又饕獌?nèi)容34ppt課件概述主要內(nèi)容4ppt課件自相位調(diào)制理論

SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懣梢酝ㄟ^求解非線性傳輸方程進(jìn)行分析。為了突出SPM對信號傳輸?shù)挠绊?假定脈沖的中心波長位于光纖的零色散波長上,則β2=0。同時,如前面的討論,作下述變換,定義出歸一化振幅:(2-1)

式中,P0為輸入脈沖的峰值功率；α為光纖損耗系數(shù);U(z,T)是按隨傳輸損耗減小的脈沖振幅峰值歸一化后得到的信號脈沖形式,反映脈沖的形狀和相位信息。35ppt課件自相位調(diào)制理論SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懣梢酝ㄟ^求解非線這樣,非線性傳輸方程變?yōu)椋?2-2)自相位調(diào)制理論

假設(shè)：則：一般解:

其中：非線性相移SPM會產(chǎn)生依賴光強(qiáng)的相移，但脈沖形狀不變有效長度非線性長度(2-3)36ppt課件這樣,非線性傳輸方程變?yōu)椋?2-2)自

非線性效應(yīng)與傳輸距離和纖芯內(nèi)光強(qiáng)有密切關(guān)系，為此引入兩個基本參量：幾個非線性參數(shù)

有效長度（Leff）：非線性對信號的影響隨距離增加而增加。但由于光纖損耗帶來信號功率的連續(xù)下降，所以可以采用一個簡單而精確的模型來假定功率在一段光纖長度內(nèi)為常數(shù)；

有效面積(

Aeff)

：非線性效應(yīng)隨光纖中光強(qiáng)的增大而增大。由于光功率在光纖纖芯內(nèi)不是均勻分布的，為簡單起見，采用有效面積表示。37ppt課件非線性效應(yīng)與傳輸距離和纖芯內(nèi)光強(qiáng)有密切自相位調(diào)制引起的頻譜展寬

非線性相移隨時間的變化意味著瞬時頻率的改變（即啁啾）：SPM引入的啁啾隨傳輸距離的增大而增大；脈沖沿光纖傳輸時會不斷產(chǎn)生新的頻率分量，使頻譜展寬；頻譜展寬的程度依賴于脈沖的形狀。由于：(2-4)(2-5)結(jié)論（重要考試）：38ppt課件自相位調(diào)制引起的頻譜展寬非線性相移隨

盡管許多激光器發(fā)射的脈沖都近似為高斯型,但通常還要考慮其它的脈沖形狀,例如超高斯脈沖。對半導(dǎo)體激光輻射來說,超高斯脈沖是典型的脈沖,它的形狀可表示成如下形式：(2-6)高斯及超高斯脈沖的SPM效應(yīng)

式中,C為啁啾參量,決定著脈沖啁啾；m反映了沿的銳度。當(dāng)C=0時,上式變?yōu)闊o啁啾高斯脈沖。39ppt課件盡管許多激光器發(fā)射的脈沖都近似為高斯型,由(2-5)式,SPM產(chǎn)生的頻率變化為：(2-7)

令(2-7)式對時間的導(dǎo)數(shù)為零，可以得到最大的頻率變化。由(2-4)、(2-7)式,可以得到高斯脈沖及超高斯脈沖的非線性相移及頻率變化，見下頁圖2-1。高斯及超高斯脈沖的頻率啁啾40ppt課件由(2-5)式,SPM產(chǎn)生的頻率變化為：(2-7)圖2-1高斯脈沖(虛線)與超高斯脈沖(實(shí)線)在Leff=LNL的相移與頻移啁啾隨時間的變化曲線相移隨時間的變化與脈沖強(qiáng)度分布相同頻率變化在脈沖前沿為負(fù)（紅移），而在脈沖后沿變?yōu)檎担ㄋ{(lán)移）高斯脈沖中心區(qū)的啁啾是線性且值為正（上啁啾）具有陡峭上升沿及下降沿的脈沖，啁啾相對要大超高斯脈沖與高斯脈沖情形不同，因?yàn)檫眱H在脈沖上升下降沿產(chǎn)生41ppt課件圖2-1高斯脈沖(虛線)與超高斯脈沖(實(shí)線)在Leff它描述了SPM效應(yīng)的強(qiáng)弱。

圖2-2示出了無啁啾高斯脈沖根據(jù)(2-8)式計(jì)算的在不同φmax值(相當(dāng)于不同傳輸距離)下脈沖光譜的演化情況。公式（2-4）：無啁啾高斯脈沖的頻譜演變

則SPM所導(dǎo)致的最大相移出現(xiàn)在脈沖的中心，即T=0處，由于U為歸一化的，因而：(2-8)42ppt課件它描述了SPM效應(yīng)的強(qiáng)弱。圖2-2示出了無啁圖2-2由SPM引起的高斯脈沖頻譜在不同φmax值下的展寬情況無啁啾高斯脈沖的頻譜演變

這種振蕩結(jié)構(gòu)的原因可由圖2-1來解釋：在兩個不同的時間,存在著相同的啁啾,表明脈沖在兩個不同點(diǎn)存在著相同的瞬時頻率,這相應(yīng)于具有同一頻率但相位不同的兩列光波,它們的疊加導(dǎo)致了脈沖頻譜的多峰結(jié)構(gòu)。SPM所致頻譜展寬在整個頻率范圍內(nèi)伴隨著振蕩結(jié)構(gòu)；頻譜由許多峰組成,且最外層峰值強(qiáng)度最大；峰值數(shù)目M取決于最大非線性相移，兩者存在近似關(guān)系：43ppt課件圖2-2由SPM引起的高斯脈沖頻譜在不同φmax值下脈沖形狀對頻譜展寬的影響

由公式（2-7），超高斯脈沖的最大啁啾是高斯脈沖的3倍，其頻譜范圍也大約是高斯頻譜的3倍；

兩種脈沖均出現(xiàn)5個峰值，但對超高斯脈沖，中心頻率附近啁啾幾乎為零，能量仍集中在中心峰；頻率啁啾主要產(chǎn)生在脈沖上升下降沿，隨前后沿陡峭度增加，尾跡覆蓋頻譜范圍增大，但攜帶能量減少，因?yàn)檫卑l(fā)生在很短時間間隔。圖2-344ppt課件脈沖形狀對頻譜展寬的影響由公式（2-7），超高斯脈沖的最大初始啁啾對頻譜展寬的影響（去年考試）

由于SPM所致頻率啁啾在在脈沖中心部分線性且為正，則：初始啁啾為正時，會與SPM所致頻率啁啾疊加，導(dǎo)致振蕩結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，使頻譜峰個數(shù)增加；初始啁啾為負(fù)時，與SPM所致頻率啁啾相反，導(dǎo)致啁啾變小，使頻譜峰個數(shù)減少；最外面兩峰由脈沖前后沿附近的殘余啁啾造成。無啁啾正啁啾負(fù)啁啾圖2-445ppt課件初始啁啾對頻譜展寬的影響（去年考試）由于SPM所連續(xù)光的SPM對連續(xù)光，SPM同樣會造成頻譜展寬?。m然不存在脈沖的時域變化）46ppt課件連續(xù)光的SPM對連續(xù)光，SPM同樣會造成頻譜展寬！16ppt概述SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懮⑿?yīng)與自相位調(diào)制對脈沖傳輸?shù)墓餐绊懝夤伦又饕獌?nèi)容47ppt課件概述主要內(nèi)容17ppt課件

在同時存在色散和SPM效應(yīng)的情況下,脈沖在光纖內(nèi)的傳輸特性應(yīng)當(dāng)通過求解非線性薛定諤方程進(jìn)行分析。由于方程本身的復(fù)雜性,通常需采用數(shù)值方法對脈沖的演變特性進(jìn)行求解。采用(2-1)式的變換關(guān)系,同時包含色散和SPM效應(yīng)的脈沖傳輸方程為：(2-9)包含色散和SPM效應(yīng)的脈沖傳輸方程48ppt課件在同時存在色散和SPM效應(yīng)的情況下,脈脈沖演化歸一化：(2-10)

(2-11)

其中：歸一化后的非線性薛定諤方程：色散起主要作用SPM起主要作用色散與SPM共同起作用色散長度非線性長度T0和P0分別是入射光脈沖的脈寬和峰值功率49ppt課件脈沖演化歸一化：(2-10)正常色散情況下的脈沖演化SPM使頻譜展寬，產(chǎn)生前沿紅移后沿藍(lán)移的新頻率分量，而正常色散區(qū)域，紅移分量較藍(lán)移分量傳輸?shù)目?，進(jìn)而加速了脈沖的展寬。圖2-550ppt課件正常色散情況下的脈沖演化SPM使頻譜展寬，產(chǎn)生前沿紅移后沿藍(lán)反常色散情況下的脈沖演化SPM所致啁啾為正，而色散所致啁啾為負(fù)，兩種作用在高斯脈沖中心附近基本抵消，脈沖傳輸期間，GVD和SPM的共同作用可保持無啁啾脈沖。圖2-651ppt課件反常色散情況下的脈沖演化SPM所致啁啾為正，而色散所致啁啾為圖2-7脈沖在反常色散光纖中傳輸因啁啾不同可被壓縮或展寬

對反常色散光纖，群速度與光載波頻率成正比，在脈沖中載頻高的部分傳播得快，而載頻低的部分則傳播得慢。反常色散情況下的脈沖演化52ppt課件圖2-7脈沖在反常色散光纖中傳輸因啁啾不同可被壓縮或展概述SPM對光纖中脈沖傳輸?shù)挠绊懮⑿?yīng)與自相位調(diào)制對脈沖傳輸?shù)墓餐绊懝夤伦又饕獌?nèi)容53ppt課件概述主要內(nèi)容23ppt課件光孤子(Soliton)是經(jīng)光纖長距離傳輸后，其幅度和寬度都不變的超短光脈沖(ps數(shù)量級)。光孤子的形成是光纖的群速度色散（GVD）和非線性效應(yīng)相互平衡的結(jié)果。光纖非線性效應(yīng)和色散單獨(dú)起作用時，對傳輸速率的提高是有害的。但是如果適當(dāng)選擇相關(guān)參數(shù)，在光纖的反常色散區(qū),使兩種效應(yīng)相互平衡，就可以保持脈沖寬度不變，因而形成光孤子。1980年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的Mollenauer等人用實(shí)驗(yàn)方法在光纖中觀察到了孤子脈沖。什么是光孤子54ppt課件光孤子(Soliton)是經(jīng)光纖長距離傳輸后，其幅度和寬度都

設(shè)已調(diào)制光波E(r,z,t)的頻譜在處有峰值，頻譜較窄，則可近似為單色平面波。由于非線性克爾效應(yīng)，傳輸常數(shù)應(yīng)寫成

（2-12）

式中，P為光功率，Aeff為光纖有效截面積。由此可見，β不僅是折射率的函數(shù)，而且是光功率的函數(shù)。由傳輸常數(shù)理解光孤子形成55ppt課件設(shè)已調(diào)制光波E(r,z,t)的頻譜在

在β0和P=0附近，把β展開成級數(shù)，得到：（2-13）

式(2-13)較完整地描述了光脈沖在光纖中傳輸?shù)奶匦?，式中右邊第三?xiàng)和第四