单模光纤传输特性及光纤中非线性效应.docx

单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc194057976"3.1.2单模工作模特性及光功率分布 PAGEREF_Toc194057976\h3
HYPERLINK\l"_Toc194057977"单模光纤中LP01模的高斯近似 PAGEREF_Toc194057977\h5
HYPERLINK\l"_Toc194057978"3.2单模光纤的双折射（单模光纤中的偏振态传输特性） PAGEREF_Toc194057978\h7
HYPERLINK\l"_Toc194057979"双折射概念 PAGEREF_Toc194057979\h7
HYPERLINK\l"_Toc194057980"3.2.2偏振模色散概念 PAGEREF_Toc194057980\h8
HYPERLINK\l"_Toc194057981"3.2.3单模光纤中偏振状态的演化 PAGEREF_Toc194057981\h9
HYPERLINK\l"_Toc194057982"3.2.4单模单偏振光纤 PAGEREF_Toc194057982\h10
HYPERLINK\l"_Toc194057983"3.3单模光纤色散 PAGEREF_Toc194057983\h11
HYPERLINK\l"_Toc194057984"3.3.1色散概述 PAGEREF_Toc194057984\h12
HYPERLINK\l"_Toc194057985"3.3.2单模光纤的色散系数 PAGEREF_Toc194057985\h13
HYPERLINK\l"_Toc194057986"3.4单模光纤中的非线性效应 PAGEREF_Toc194057986\h16
HYPERLINK\l"_Toc194057987"3.4.1受激拉曼散射（SRS） PAGEREF_Toc194057987\h17
HYPERLINK\l"_Toc194057988"3.4.2受激布里渊散射（SBS） PAGEREF_Toc194057988\h19
HYPERLINK\l"_Toc194057989"3.5非线性折射率及相关非线性现象 PAGEREF_Toc194057989\h21
HYPERLINK\l"_Toc194057990"3.5.1光纤的非线性折射率 PAGEREF_Toc194057990\h21
HYPERLINK\l"_Toc194057991"3.5.2与非线性折射率有关的非线性现象 PAGEREF_Toc194057991\h22
HYPERLINK\l"_Toc194057992"3.5.3自相位调制 PAGEREF_Toc194057992\h24
第三章单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应
3.1单模光纤的传输特性
单模光纤就是在给定的工作波长上，只有主模式才能传播的光纤。例如在阶跃型光纤只传播HE11模（或LP01）的光纤。
由于单模光纤中只传输一个模式，不存在模式色散，所以它的色散比多模光纤要小的多，因而单模光纤拥有巨大的传输带宽。长途光纤通信系统都无例外的采用单模光纤作为传输介质。由于单模光纤已经成为光纤通信系统中最主要的传输介质，所以对单模光纤分析并掌握其传输特性就显得尤为重要。单模光纤的纤芯折射率分布可以是均匀的，也可以是渐变的。
3.1.1单模条件和截止波长
阶跃式光纤的主模LP01模的归一化频率为零，次最低阶模LP11模的归一化截止频率为2.405。单模传输条件是光纤中只有LP01模可以传输，而LP11模以及其它高次模都被截止，这就意味着归一化工作频率应满足条件：0<V<2.405。
单模光纤的截止波长也就是LP11模的截止波长，在光纤结构参数n1、Δ及a已知的条件下，其截止波长为：
按上式计算截止波长只有理论意义。这是因为在实际工程中使用单模光纤，其纤芯半径a往往并不是作为光纤的参数直接给出，而只给出更有实际意义的模场直径。工程中单模光纤的截止波长是由实验直接测量的。单模光纤的截止波长的测试方法在ITU-T的有关建议中规定的非常详细，读者可以查阅相关数据。工程最常用的G.652单模光纤，其工作波长为1.31微米，ITU-T的建议规定，其截止波长范围为：1.1微米<λc<1.28微米。
规定最大截止波长为1.28微米，是为了保证所传输的信号中波长最短的成分，也是满足单模传输条件的。但也不能将截止波长取的过小，太小了，LP01模的功率将部分进入包层，使得传输过程中弯曲损耗增大，