Вынужденное рассеяние Бриллюэна

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.