2.2.4 非線性效應和偏振模色散

1. 光纖的非線性效應

（1）光纖的非線性機理

通常在光場較弱的情況下，可以認為光纖的各種特征參數隨光場的強弱進行線性變化。在強光場的作用下，光纖則呈非線性變化。

光纖中的非線性效應就是一個信道的光強和相位將受到其他相鄰信道的影響，從而形成串擾。

（2）主要的非線性效應

光纖中典型的非線性效應有自相位調制效應、交叉相位調制效應、受激拉曼散射、受汽船布里淵散射和四波混頻（Four-Wave Mixing，FWM）等。

① 自相位調制效應：光脈沖在光纖中傳播時相位的改變分為線性部分和非線性部分，其中，非線性部分與光場強度的平方呈正比，故自相位調制是光場自身引起相位變化，進而導致光脈沖頻譜擴展。從原理上說，自相位調制可用來實現調相，但實現調相需要很強的光強，且需選擇折射率大的材料。自相位調制效應的真正應用是在光纖中產生光孤子，實現光孤子通信，這是光纖非線性特性的重要應用。

② 受激拉曼散射：由光纖物質中原子振動參與的光散射現象。受激拉曼散射對光纖通信的不利影響主要表現在兩個方面：一是造成光纖損耗增加，頻率轉換，因此必須加以抑制，主要是限制光纖中傳輸的最大功率；二是引起波分復用系統中的串擾。

③ 四波混頻：兩個以上不同波長的光信號在光纖的非線性影響下，除了原始的波長信號，還會產生許多額外的混合成分（或叫邊帶）信號。

在波分復用系統中，特別是當信道間隔很小時，有相當大的信道功率通過四波混頻被轉換到新的光場中，這一轉換直接導致信道功率損耗，同時還會引起鄰近通道間的串話，引起信道干擾。四波混頻是波分復用系統中最主要的限制系統性能的非線性現象。

2. 偏振模色散

（1）偏振模色散的定義

光纖的幾何尺寸不均勻，x軸、y軸的模傳輸速度有偏差，形成偏振模色散。偏振模色散示意如圖2.3所示。

（2）偏振模色散的指標

A. 1550nm偏振模色散單盤值≤0.15ps/。

B. 1550nm偏振模色散鏈路值（≥20盤）。