Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Оптические усилители, использующие нелинейные явления

В оптических системах, использующих волоконно-оптический кабель, для усиления сигналов можно использовать нелинейные явления в оптическом волокне, такие, как ВКР или эффект Рамана, ВРМБ и параметрическое усиление

Оптический световод, как и любой диэлектрик, демонстрирует нелинейное поведение в сильном электромагнитном поле. Такие поля образуются даже при использовании относительно маломощных источников излучения за счет большой плотности мощности, реализуемой в силу малого поперечного сечения одномодового кабеля (порядка 5*10-11 м2).

Ситуация усугубляется в системах с оптическими усилителями, используемых для обеспечения большой длины регенерационного участка, а также в высоко-плотных системах с разделением по длинам волн, где используются источники интенсивного лазерного излучения. Наиболее явно проявляются нелинейные эффекты низших порядков:

· нелинейное преломление

- явление, при котором показатель преломления зависит от интенсивности электрического поляЕ

;

· вынужденное неупругое рассеяние

- явление, при котором оптическая волна передает часть своей энергии нелинейной среде в результате взаимодействия с молекулами;

· модуляционная неустойчивость

- явление модуляции стационарного волнового состояния под действием нелинейных и дисперсионных эффектов;

· параметрические процессы

- явления, вызванные взаимодействием оптических волн с электронами внешних оболочек (четырехволновое смешение ЧВС, генерация гармоник и параметрическое усиление).

Показатель преломления оптической среды не только зависит от частоты (этот факт рассматривается в рамках линейной теории), но и от интенсивности света I

, или квадрата напряженности электрического поляЕ

:

(4)

где:- линейная часть, описываемая уравнением Селлмейера и зависящая от частоты,

- нелинейная составляющая показателя преломления, зависящая от электрического поля.

Нелинейная составляющая n2

может быть выражена следующим уравнением:

(5)

где: - коэффициент нелинейности показателя преломления, - составляющая нелинейной диэлектрической восприимчивости 3-го порядка (является компонентой (1111) тензора 4-го порядка.

Зависимость n

от|Е|2

приводит к таким нелинейным эффектам, как фазовая самомодуляция (ФСМ) и фазовая кросс-модуляция (ФКМ):

· ФСМ обусловлена нелинейным набегом фазы, который оптическое поле приобретает при распространении в световоде, причем набег фазы увеличивается с увеличением длины распространения z

, приводя к симметричному спектральному уширению коротких импульсов;

· ФКМ обусловлена набегом фазы, наведенным электрическим полем источника, излучающего на другой длине волны; эта волна распространяется совместно с исходной и вызывает асимметричное спектральное уширение совместно распространяющихся импульсов. Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме

Кодек сигнала моноадресной системы Для представления видеопотока в цифровом виде пришлось решить немало проблем. Большие сложности составила проблема совместимости с существующими аналоговыми форматами (PAL, SECAM, NTSC). ...

Методы снижения нелинейных искажений в тракте звуковой частоты В связи с всё расширяющимся в последнее время распространением бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры особенно большое значение стало уделяться бытовым акустическим системам (БАС ...

Графен в электронике сегодня и завтра Графен был экспериментально обнаружен в 2004 г. двумя английскими учеными российского происхождения - Андреем Геймом и Константином Новосёловым, за что они вскоре получили Нобелевскую п ...