Фазовая самомодуляция

Когда выходной уровень источника света становится слишком большим, сигнал может модулировать свою собственную фазу. Как подразумевает само название, это явление является фазовой самомодуляцией (ФСМ). Как показано на рис. 11.5, это приводит к уширению переданного импульса и временному расширению или сужению сигнала. Что происходит, расширение или сужение, зависит от знака (положительного или отрицательного) хроматической дисперсии. В результате происходит сдвиг фронта импульса в сторону длинных волн и сдвиг среза импульса в сторону коротких волн. В общем случае влияние ФСМ значительно только в системах с высоким значением накопленной дисперсии или в системах очень большой протяженности.

Четырехволновое смешение

Четырехволновое смешение появляется тогда, когда интенсивность лазерного сигнала достигает критического уровня. ЧВС заявляет о себе появлением побочных сигналов, некоторые из которых могут соответствовать частотам рабочих каналов. Всякий раз, когда три или более сигналов распространяются по волокну, можно ожидать возникновения ЧВС. Эти три световых сигнала: ωi, ωj,ωk, генерируют четвертый сигнал ωijk, подчиняющийся соотношению:

В системах DWDM с числом каналов N общее число возникающих в результате действия ЧВС частот составляет N2(N– l ) / 2 . Например, четырехканальная система WDM формирует в результате 24 побочных канала, а восьмиканальная – 224 побочных канала, и т.д. Уровень ЧВС чувствителен к следующим системным характеристикам:

увеличению мощности в канале;

увеличению числа каналов;

уменьшению шага между каналами.

Модуляционная неустойчивость

Модуляционная неустойчивость (Ml) приводит к превращению непрерывного сигнала или импульса в модулированную структуру. Сдвиг частот и усиление боковых полос определяется интенсивностью исходной волны, а также дисперсией и нелинейными коэффициентами волокна. Максимальная эффективность таких преобразований имеет место на частоте сдвига, определяемой из выражения:

где п2 – нелинейный коэффициент преломления диоксида кремния, Aeff – площадь эффективной области волокна, Р0 – вводимая оптическая мощность, D(λ) – коэффициент хроматической дисперсии, λ — рабочая длина волны. Боковые полосы располагаются на расстоянии ±Ωmax от несущей, которая испытывает усиление на единицу длины, равное gmax=4πP₀ /(λA_eff ).

Формирование солитона

Солитон — это импульс, который не изменяет своей формы по мере того, как он распространяется по волокну. Он демонстрирует баланс между нелинейностью и дисперсией. Нелинейности волокна противодействуют накапливанию дисперсии при распространении импульса по волокну. Иначе говоря, оптический солитон является результатом баланса между дисперсией групповых скоростей и фазовой самомодуляцией.

Ограничения длины и поддерживаемой скорости передачи солитонной линии связи:

1) Уширение солитонного импульса за счет потерь. Солитонный импульс должен поддерживать достаточно большую амплитуду в противном случае уменьшенная пиковая мощность ослабляет нелинейные эффекты, необходимые для противодействия влиянию ДГС.

2) Шум усилителя. Усилители, восстановливающие энергию солитона, добавляют шум, источником которого является усиленное спонтанное излучение (ASE).

3) Дрожание фазы (джиттер) за счет линейных оптических усилителей. Джиттер вносит отклонение позиции солитона от исходно предписанной позиции – в центре битового интервала.

Формирование фундаментального солитона может быть полезным, однако, солитоны другого порядка приводят к существенному ухудшению передаваемого сигнала. Следовательно, формирование солитонов более высокого порядка устанавливает предел максимальной мощности, которая может быть введена в волокно.