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光纤中的非线性效应光纤中的非线性效应 （交叉相位调制）（交叉相位调制）概述XPM对光纤中脉冲传输的影响交叉相位调制的应用主要内容交叉相位调制(XPM)(XPM)光光的的交交叉叉相相位位调调制制是是指指不不同同模模式式（不不同同波波长长或或相相同同波波长长不不同同偏偏振振方方向向的的光光波波）在在光光纤纤中中共共同同传传输输时时，产产生生的的传传输输光光波波的的非非线线性性相相移移，并并且且这这种种相相移移与与各各个个模式的光场强度都相关。模式的光场强度都相关。注注：XPM不不仅仅包包括括同同偏偏振振方方向向、不不同同波波长长之之间间的的相相位位调调制制，还还包包括括不不同同偏偏振振方方向向、相相同同波波长长之间的相位调制。之间的相位调制。因此：则总的极化强度为：其中：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：不同频率光波之间的XPM(3-7)可见，光纤中一个光波的折射率不仅与自身的强度有关，还与共同传输的其它光波的强度有关。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：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：耦合薛定谔方程耦合薛定谔方程 求解求解XPM耦合方程耦合方程,可以了解光纤色散对光纤中不可以了解光纤色散对光纤中不同频率脉冲之间的同频率脉冲之间的XPM效应的影响。效应的影响。求求解解XPM耦耦合合方方程程得得到到的的结结果果表表明明,光光纤纤色色散散可可以以对对光光纤纤中中不不同同频频率率脉脉冲冲之之间间的的XPM相相互互作作用用起起到到一一定定的限制工作。的限制工作。这这是是因因为为光光纤纤色色散散的的存存在在使使得得中中心心频频率率为为1和和2的的两两个个光光脉脉冲冲具具有有不不同同的的传传输输速速度度，在在经经过过一一定定距距离离传传输输后后,两两个个脉脉冲冲将将完完全全分分离离而而不不再再重重叠叠,这这时时两个脉冲之间的两个脉冲之间的XPM相互作用也不复存在。相互作用也不复存在。色散对XPM效应的影响(10.6-14)（脉冲同向传输情况）色散对XPM效应的影响（脉冲反向传输情况）对对于于光光纤纤中中沿沿相相反反方方向向传传输输的的短短光光脉脉冲冲,由由于于脉脉冲冲重重叠叠只只发发生生在在很很短短的的距距离离上上,XPM效应对脉冲传输的影响可以忽略。效应对脉冲传输的影响可以忽略。对对于于反反向向传传输输的的准准连连续续光光波波,XPM对对光光场场传输的影响与同向传输的情形基本相同。传输的影响与同向传输的情形基本相同。频域和时域效应不对称的频谱展宽不对称的时域变化 在在WDM系统中，某信道的系统中，某信道的XPM是其它信道共同作用的结果。是其它信道共同作用的结果。XPM已成为已成为WDM系统主要的功率限制因素之一。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。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各信道之间偏振态的随机性使XPM呈现复杂的统计特性。呈现复杂的统计特性。减小影响的主要方法：减小影响的主要方法：增大信道间隔增大信道间隔 减低信号功率减低信号功率 相邻信道正交偏振相邻信道正交偏振XPM对WDM通信系统的影响