Ефекти нелінійного заломлення
Перша група нелінійних ефектів, зобов'язана зміни величини рефракційного індексу (інакше показника заломлення) n залежно від оптичної потужності, що проходить по волокну. Рефракційної індекс твердого кристалічного матеріалу виражається формулою:
(1)
де n0 - індекс рефракції серцевини оптичного волокна (ОВ) при малих рівнях оптичної потужності (для кварцу n0 В»1,47); н - коефіцієнт нелінійності рефракційного індексу, величина якого лежить в межах 2,2 ... 3,6 * 10 -20 м2/Вт (для традиційного кварцу, використовуваного в ОВ nн = 2,35 * 10-20 м2/Вт). Не дивлячись на малість такого коефіцієнта, він робить дуже істотний вплив на нелінійні ефекти в ОВ;
Р0 - оптична потужність, що передається по ОВ в Вт;
Аефф - ефективна площа ядра ОВ в м2.
З виразу (1) видно, що для підтримання сталості індексу рефракції n необхідно використовувати ОВ з максимально можливою величиною ефективної площі перетину Аефф. Саме даній проблемі присвячені зусилля розробників ОВ. Справа в тому, що геометрична площа перерізу волокна з D1 = 10 мкм: S = pD1/4 = 78,5 мкм2. Розподіл же оптичної потужності в поперечному перерізі ОВ не рівномірно, а має вигляд кривою Гаусса. З цієї причини ефективний діаметр модового плями (Dефф) менше геометричного. Наприклад, для стандартного одномодового ОВ з D1 = 10 мкм діаметр модового плями дорівнює приблизно 4 м, а ефективна площа Аефф = 50 мкм2, тобто в 1,5 рази менше геометричній. За допомогою підбору легуючих добавок і форми профілю показника заломлення, ефективну площу Аефф вдається істотно збільшити. Так, відома компанія Corning розробила волокно LEAF, що має Аефф = 7,25 мкм2, а японська фірма Fujikura створила одномодове волокно з Аефф = 165 мкм2, зберігши в нормі інші важливі характеристики ОВ: хроматичну дисперсію 20,5 пс/нм В· км і погонное загасання 0,205 дБ/км.
Саме застосування нових типів одномодових ОВ дозволило в останніх розробках систем DWDM вводити в нелінійне волокно сумарну оптичну потужність групового сигналу близько +30 dBm (тобто. 1 Вт). У таких системах використані ОВ не тільки з великою площею Аефф, але і з підвищеною очищенням кварцу, в результаті чого на довжині хвилі 1550 нм отриманий коефіцієнт загасання a = 0,151 дБ/км (при теоретичному мінімумі 0,14 дБ/км).
На малюнку 1 показана залежність рефракційного індексу від оптичної потужності в кварці. З графіка видно, що зміна рефракційного індексу незначно за своєю величиною. Тим не менше, навіть така зміна рефракційного індексу n робить істотний вплив на якість передачі високошвидкісних потоків на протяжних ВОЛП. br/>В
Рисунок 1 - Залежність рефракційного індексу кварцу від оптичної потужності
Фазова самомодуляція (ФСМ), (SPM - Self-Phase Modulation) виникає через нелінійний ефект Керра. Ефект Керра полягає в тому, щ...
