Нелинейные эффекты
С ростом емкости ВОСП очевидна тенденция увеличения мощности сигнала. Однако мощность сигнала не может расти бесконечно, учитывая, что как только уровень мощности повышается, оптические нелинейности будут действовать так, чтобы изменить характеристики системы. В этой ситуации приходится устанавливать верхний предел оптической мощности, который, в свою очередь, установит предел отношения С/Ш, а, следовательно, максимально допустимую емкость ВОСП.
Указанные нелинейности можно использовать с пользой для передачи.
Нелинейные взаимодействия между оптическим сигналом и оптоволоконной средой передачи стали рассматриваться, как только была увеличена мощность оптического сигнала. Последняя была увеличена для того, чтобы компенсировать большие вносимые потери при использовании оборудования WDM и для достижения больших длин секций. Следствием этого стала необходимость рассматривать влияние нелинейных эффектов на участках, где регенерация отсутствует, и там, где используются системы WDM и DWDM.
Эти нелинейности могут быть разбиты на две основные группы: нелинейности, связанные с эффектами рассеяния (это рассеяния Бриллюэна и Рамана) и эффектами типа эффекта Керра. Эффект Керра состоит в изменении коэффициента преломления материала под действием электрического поля. Это привносит зависимость показателя преломления от интенсивности излучения. К этой группе нелинейностей мы относим фазовую самомодуляцию, фазовую кросс-модуляцию, модуляционную нестабильность, со-литоны и четырехволновое смешение. Эти эффекты определяются следующими параметрами волокна и сигнала, распространяющегося по нему: дисперсионными характеристиками волокна, эффективной площадью сердцевины волокна, числом и шагом между оптическими каналами в многоканальных системах, полной не регенерируемой длиной системы, а также интенсивностью сигнала и толщиной излучаемой спектральной линии.
Вынужденное рассеяние Бриллюэна
Вынужденное рассеяние возникает тогда, когда падающий сигнал рассеивается. Это рассеяние может быть как в прямом, так и в обратном направлениях, и объясняется действием одного или нескольких механизмов. В каждом случае, свет сдвигается в область длинных волн. Например, при длине волны 1550 нм рассеянный свет сдвигается вправо (рассеяние Бриллюэна, в отечественной литературе его называют рассеянием Мандельштама-Бриллюэна) примерно на 11 ГГц.
Среди всех нелинейностей, рассмотренных в этом разделе, вынужденное рассеяние Бриллюэна (SBS) имеет наинизшую пороговую мощность. Было показано, что порог SBS может изменяться в зависимости от типа волокна и даже среди отдельных волокон. Как правило, он имеет порядок 5-10 мВт для узкополосных источников света с внешней модуляцией. Для лазеров с непосредственной модуляцией эта мощность может быть порядка 20-30 мВт.
Для волокон типа G.653 порог SBS несколько меньше, чем для систем с волокном типа G.652. Это происходит благодаря меньшей эффективной площади волокон типа G.653. Можно также сказать, что это справедливо для всех нелинейных эффектов, которые мы будем рассматривать. Порог SBS чувствителен к спектральной ширине источника излучения и уровню излучаемой мощности. Однако он не зависит от числа каналов WDM.