光纖的非線性效應(yīng)

　　通常在光場較弱的情況下，可以認(rèn)為光纖的各種特征參量隨光場強(qiáng)弱作線性變化，這時光纖對光場來講是一種線性媒質(zhì)。但是在很強(qiáng)的光場作用下，光纖對光場就會呈現(xiàn)出另外一種情況，即光纖的各種特征參量會隨光場呈非線性變化。

　　光纖的非線性效應(yīng)是指在強(qiáng)光場的作用下，光波信號和光纖介質(zhì)相互作用的一種物理效應(yīng)。它主要包括兩類，一類是由于散射作用而產(chǎn)生的非線性效應(yīng)，如受激拉曼散射及布里淵散射;另一類是由于光纖的折射指數(shù)隨光強(qiáng)度變化而引起的非線性效應(yīng)，如自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制以及四波混頻等。

　　利用光纖中的非線性效應(yīng)，可以開拓光纖通信的新領(lǐng)域，一方面可以利用它開發(fā)出新型器件，另一方面可以利用它實現(xiàn)光孤子通信。

　　受激光散射效應(yīng)

　　光纖的傳輸特性，由于光纖材料等的缺陷，有可能使得光纖通過介質(zhì)時發(fā)生散射。瑞利散射屬于線性散射，即散射光的頻率保持不變。但當(dāng)輸入光功率很強(qiáng)時，任何介質(zhì)對光的響應(yīng)都是非線性的，在此過程中，光場把部分能量轉(zhuǎn)移給非線性介質(zhì)，即在這種非線性散射中，光波和介質(zhì)相互作用時要交換能量，使得光子能量減少。受激拉曼散射(SRS)和布里淵散射(SBS)就屬于此類。

　　1.受激拉曼散射

　　受激拉曼散射是光纖中很重要的非線性過程。當(dāng)強(qiáng)光信號輸入光纖后，就會引發(fā)介質(zhì)中分子振動，這些分子振動對入射光調(diào)制后就會產(chǎn)生新的光頻，從而對入射光產(chǎn)生散射作用。

　　2.受激布里淵散射

　　受激布里淵散射和受激拉曼散射相比較，物理過程很相似，它們都是在散射過程中通過相互作用，光波與介質(zhì)發(fā)生能量交換，但本質(zhì)上也存在差異。受激拉曼散射所產(chǎn)生的斯托克斯波屬于光頻范疇，其波的方向和泵浦光波方向一致。而受激布里淵散射所產(chǎn)生的斯托克斯波在聲頻范圍，其波的方向和泵浦波方向相反，即在光纖中只要達(dá)到受激布里淵散射的閾值，就會產(chǎn)生大量的后向傳輸?shù)乃雇锌怂共�。顯而易見，這將使信號功率減少，反饋回的斯托克斯波亦會使激光器的工作不穩(wěn)定，這些將對系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

　　但是，由于受激布里淵散射的閾值要比受激拉曼散射的閾值低很多，因此可以利用它的低閾值功率提供布里淵放大。

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