光纤的非线性效应

　　光纤的非线性效应

　　通常在光场较弱的情况下，可以认为光纤的各种特征参量随光场强弱作线性变化，这时光纤对光场来讲是一种线性媒质。但是在很强的光场作用下，光纤对光场就会呈现出另外一种情况，即光纤的各种特征参量会随光场呈非线性变化。

　　光纤的非线性效应是指在强光场的作用下，光波信号和光纤介质相互作用的一种物理效应。它主要包括两类，一类是由于散射作用而产生的非线性效应，如受激拉曼散射及布里渊散射;另一类是由于光纤的折射指数随光强度变化而引起的非线性效应，如自相位调制、交叉相位调制以及四波混频等。

　　利用光纤中的非线性效应，可以开拓光纤通信的新领域，一方面可以利用它开发出新型器件，另一方面可以利用它实现光孤子通信。

　　受激光散射效应

　　光纤的传输特性，由于光纤材料等的缺陷，有可能使得光纤通过介质时发生散射。瑞利散射属于线性散射，即散射光的频率保持不变。但当输入光功率很强时，任何介质对光的响应都是非线性的，在此过程中，光场把部分能量转移给非线性介质，即在这种非线性散射中，光波和介质相互作用时要交换能量，使得光子能量减少。受激拉曼散射(SRS)和布里渊散射(SBS)就属于此类。

　　1.受激拉曼散射

　　受激拉曼散射是光纤中很重要的非线性过程。当强光信号输入光纤后，就会引发介质中分子振动，这些分子振动对入射光调制后就会产生新的光频，从而对入射光产生散射作用。

　　2.受激布里渊散射

　　受激布里渊散射和受激拉曼散射相比较，物理过程很相似，它们都是在散射过程中通过相互作用，光波与介质发生能量交换，但本质上也存在差异。受激拉曼散射所产生的斯托克斯波属于光频范畴，其波的方向和泵浦光波方向一致。而受激布里渊散射所产生的斯托克斯波在声频范围，其波的方向和泵浦波方向相反，即在光纤中只要达到受激布里渊散射的阈值，就会产生大量的后向传输的斯托克斯波。显而易见，这将使信号功率减少，反馈回的斯托克斯波亦会使激光器的工作不稳定，这些将对系统产生不良影响。

　　但是，由于受激布里渊散射的阈值要比受激拉曼散射的阈值低很多，因此可以利用它的低阈值功率提供布里渊放大。

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