光纤传输系统中四波混频效应的数值研究
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 。
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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
波分复用系统中的四波混频估算
是落入该信道内各个四波混频项
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其中 假设各信道功率同为 为光纤的非线性系数 为光纤的损耗因子 为简并因 子 即当 时 为 否则 为 波矢失配因子 为
" " " " " ! ! # % & 式中 是参考角频率 取为色散绝对值 ! $ $ ’ $ ’ ’ ( $ $ )* + 最小的信道角频率 ( , . . $ )* + " $ / /为零色散点处的色散 % & % & ’ $ 光速和 ’ 斜率 而 ’ $ & ( )* + 分别是参考波长 $下的光纤色散参数 由于波分复用情况下每个信道内都可能落入多个四波混频项 而各个激光器的相位是独 立分布的随机变量 故信道 ! 内四波混频功率的期望值 0 12 $ 以 为5 功率的和 其归一化数值 ! 3 4计
【优】光纤的非线性克尔效应和四波混频最全PPT资料
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F331
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F2
F3
2.四波混频
• 四波混频的影响：
不同波长的三个光波同时在光纤中传播时，通过石英介质相互作用产生新的波长，新的波长的频率是三者的组合，这种现象称为四波混频
• 减••• 小原如引有果入四波产色波长生散混的的频光新的能波方量长因与法转原：移有而某损波失长，相影同响或系交统叠的，从BE而R、产信生噪严比重等的性串能扰； 如课通如《原如原通四如原不课不原克《 课克不如四原如果程信果华有果有信波果有同程同有尔华程尔同果波有果产 团 技 产 为 波 产 波 技 混 产 波 波 团 波 波 效 为团 效 波 产 混 波 产生队术生传长生长术频生长长队长长应传 队应长生频长生的：专的输的的的专的的的：的的输 ：的的的的新业新工光新光业新光三三光工 三新光新吴吴吴波教波程能波能教波能个个能程 个波能波粤粤粤长学长师量长量学长量光光量师 光长量长湘湘湘与资与因与因资与因波波因波与因与HH林林林CC原源原转原转源原转同同转同原转原NN琪琪琪AA有库有移有移库有移时时移时有移有认认赵赵赵某某而某而某而在在而在某而某证证晓晓晓波波损波损波损光光损光波损波》》吉吉吉长长失长失长失纤纤失纤长失长课课李李李相相，相，相，中中，中相，相程程滢滢滢同同影同影同影传传影传同影同滢滢滢或或响或响或响播播响播或响或交交系交系交系时时系时交系交叠叠统叠统叠统，，统，叠统叠，，的，的，的通通的通，的，从从从从过过过从从BBBBBEEEEE而而而而石石石而而RRRRR、、、、、产产产产英英英产产信信信信信生生生生介介介生生噪噪噪噪噪严严严严质质质严严比比比比比重重重重相相相重重等等等等等的的的的互互互的的性性性性性串串串串作作作串串能能能能能扰扰扰扰用用用扰扰；；；；；产产产生生生新新新的的的波波波长长长，，，新新新的的的波波波长长长的的的频频频率 率 率是是是三三三者者者的的的组组组合合合，，，这这这种种种现现现象象象称称称为为为四四四波波波混混混频频频
超长距10G光传输系统带内四波混频现象研究
第３期
张 菡ꎬ熊 铖等:超长距 １０Ｇ 光传输系统带内四波混频现象研究
集波分复用系 统 ( Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉ￣
ｐｌｅｘｉｎｇꎬＤＷＤＭ) 中造成不同信道内信号相互之间的
干扰ꎻ关雅莉等人
[１１]
研究了光纤传输过程中四波混
频和色散之间的互相影响ꎻ张鹏等人
混频理论通过数值仿真ꎬ将理论计算结果与实验数据拟合ꎬ深入分析了带内四波混频效应对光传输系统的限制因素ꎬ并进而
提出了有效抑制此限制因素的三种方法ꎮ
关键词:带内四波混频ꎻ分步傅里叶法ꎻ超长距光传输系统
中图分类号:ＴＮ９１３.７ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００５ － ９４９０(２０２１)０３ － ０６０６ － ０６
实验数据拟合ꎬ量化 ＦＷＭ 效应对光传输系统的限
制作用ꎬ并进而提出抑制此限制效应的方法ꎮ 此外ꎬ
自相位调制( Ｓｅｌｆ￣Ｐｈａｓｅ ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎꎬＳＰＭ) 和群速度
色散( Ｇｒｏｕｐ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎꎬＧＶＤ) 效应也同时在
光传输系统模型中考虑ꎬ并在光谱仿真结果中有所
体现ꎮ
的频率恰好符合相位匹配条件ꎬ从而产生带内简并
ＦＷＭ 效应ꎬ在信号光中心波长 ± ０.１６ ｎｍ 处产生两
６０８
第 ４４ 卷
电 子 器 件
个新的四波混频光ꎬ这两个光谱离信号光谱较远ꎬ因
此叠加后出现如图 ２( ｂ) 中的谱肩ꎮ
净能量守恒需满足频率条件 ω １ ＋ω ２ ＝ ω ３ ＋ ω ４ ꎬ而净动
而对比观测光模块关闭时的出纤光谱ꎬ谱肩消
失ꎬ如图 ３ 所示ꎮ 说明谱肩出现主要是由于光模块
中调制光的影响ꎮ 光模块中的调制信号为 １０Ｇ 调
四波混频
E ( w1 ) χ(3) E ( w2 )
E ( w3 )
E ( w4 )
四个不同频率的波失在介质中混频.在四波混频过程中 光子的能量与动量守恒
w4 = w1 + w2 + w3 ∆k = k1 − k2 − k3
在四个波得频率相等的情况下，四波混频称为 简并四波混频
虽然简并四波混件下，必须保证 。
改变信道间距
用适当不等间距的波长信道配置设计来实现 ,通常选择通 道频率,使产生的新频率分量大部分落在通道滤波器通带 之外,这种技术用于10个信道,每个信道速率为10G/s 以下 的系统可大大减小四波混频的影响 加大信道间距也可抑 制四波混频的效率,却是以牺牲系统带宽为代价的 实际上 , 采用部分等间距信道更为有意义,其核心在于使通道间隔 相对远的信道之间的四波混频所产生的频率分量落在信道 滤波器通带内,由于四波混频的效率随着波长间隔加大而 降低,引入的恶化并不严重,这样可使系统容纳更多的波长。
∆k = k4 − (k1 − k2 − k3 ) = 0
考虑一种特殊情况，如下图，存在两对波矢方向相反的光，输 出为-k‘，它们满足如下相位匹配条件 k ' + (−k ' ) = k + (−k ) 。
简并四波混频的相位匹配
四波混频效应
这种简并四波混频非线性过程与典型的全息照过程很 相似。可以将k‘当做物光，k当做参考光，两者在介质 中互相干涉，形成全息图，如果全息图被记录下来了， 在参考光k的照射下，沿物光k’相反的方向-k‘可见物得 虚像。若挡住物光k’，在另一参考光-k的照射下，会 产生-k‘方向的赝像，该赝像就是原物光的相位共轭光。 虽然全照息过程和四波混频过程都产生相位共轭光， 但两者根本不同之处：全息照相的记录和重现过程在 时间上式分段进行的，而四波混频的相位共轭光与原 入射光几乎是同时产生。
关于四波混频的理论探讨
关于四波混频的理论探讨
黄湘宁
【期刊名称】《青海大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(026)006
【摘要】文中以三阶非线性光学为基础,从求解耦合波方程出发,讨论了几种在克尔介质中四波混频相位共轭过程,给出了相位共轭反射率和透射率,通过做出解的图像,分析了介质反向相位共轭波的光强分布,并确定为工作在最理想情况下非线性耦合系数与介质长度的乘积所应满足的要求.
【总页数】5页(P70-74)
【作者】黄湘宁
【作者单位】青海师范大学实验教学管理中心,青海,西宁,810008
【正文语种】中文
【中图分类】O437
【相关文献】
1.基于氧化镁晶体中级联四波混频过程的紫外飞秒光脉冲产生 [J], 陈忠;华林强;张津;龚成;柳晓军
2.基于简并四波混频的双信道双频段增益谱 [J], 王丹;郭瑞翔;戴玉鹏;周海涛
3.超长距10 G光传输系统带内四波混频现象研究 [J], 张菡;熊铖;李由
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5.几种信道间隔方案对四波混频效应的抑制研究 [J], 申静;邵立蓉
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两种抑制光通信中四波混频效应的改进方法
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
光纤通信中的非线性光学效应研究与应用
光纤通信中的非线性光学效应研究与应用随着互联网和数字通信技术的快速发展，光纤通信已成为现代通信领域的重要组成部分。
而要实现高速、高带宽的光纤通信，非线性光学效应的研究与应用显得尤为重要。
本文将探讨光纤通信中的非线性光学效应的研究现状、原理及其应用。
一、非线性光学效应的概念和原理在光纤中，当光的强度达到一定程度时，光的电磁波属性将会发生明显改变，这种变化被称为非线性光学效应。
非线性光学效应中常见的有自相位调制（SPM）、自发强度调制（SIM）、四波混频（FWM）等。
非线性光学效应的原理是基于介质对光的响应与其光强的非线性关系。
光纤中的非线性效应是由非线性极化率所引起的，这种极化率与光强相关。
当光强增强时，非线性极化率的变化将会导致光的传输特性发生改变，进而影响光纤通信系统性能。
二、非线性光学效应的研究现状在过去的几十年里，非线性光学效应在光纤通信领域得到了广泛的研究与应用。
研究者通过对非线性光学效应的深入研究，不仅揭示了其物理机制，还提出了许多有效的光纤通信系统性能优化方法。
首先，研究者通过理论分析和实验验证，深入研究了非线性光学效应对光纤通信系统的影响机制。
他们发现，在高速、长距离光纤通信系统中，非线性光学效应会对光信号的传输质量产生显著的影响，导致信号的失真和衰减。
其次，研究者通过改变光纤材料的结构和光信号的调制方式，提出了一系列有效的非线性光学效应控制方法。
例如，通过控制光信号的光强分布，可以减小非线性光学效应的影响，提高传输系统的性能。
此外，研究者还通过引入非线性光学效应的特殊调制技术，提高了光纤通信系统的传输速率和容量。
光纤通信系统中的非线性光学效应可以用于实现光的调制、调制解调器和光时钟等功能，进一步提高了系统的性能和功能。
三、非线性光学效应的应用非线性光学效应在光纤通信中有着广泛的应用前景。
以下将介绍几个非线性光学效应在光纤通信系统中的具体应用。
1. 光纤光学参量放大器光纤光学参量放大器（OPA）是利用非线性光学效应的能力而设计的一种放大器。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。