Нелинейные эффекты в оптоволоконных системах. Клюев В.Г. - 7 стр.

               1. ОСНОВНЫЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
                    В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

      Прежде чем рассмотреть нелинейные процессы, которые происхо-
дят в световодах, кратко остановимся на некоторых особенностях распро-
странения световых волн малой интенсивности, когда нелинейными про-
цессами можно пренебречь.
      В начальный период разработки волоконных световодов основное
внимание было уделено изучению механизмов затухания в них и реализа-
ции минимальных потерь. Здесь достигнуты значительные успехи и уже
изготавливаются световоды с затуханием несколько долей децибел на
километр на основе кварцевого стекла в области длин волн 1,3—1,5 мкм,
что позволяет создавать линии связи без ретрансляции на расстоянии
по крайней мере в десятки километров. Не менее важным вопросом яв-
ляется возможность передачи по такой линии связи большого объема
информации. Эта задача не является простой. Дело в том, что световой
импульс, распространяясь по световоду, уширяется, что, конечно, ог-
раничивает объем передаваемой информации.
      Уширение импульса связано с зависимостью групповой скорости
от частоты и вызывается следующими причинами:
      1) различной скоростью распространения отдельных типов волн в
световоде; это имеет место, когда используется многомодовый свето-
вод, где распространяются различные типы волн и каждый тип волны
обладает своей групповой скоростью, т. е. имеет место межмодовая
дисперсия;
      2) внутримодовой дисперсией, связанной с зависимостью группо-
вой скорости от частоты для данной моды; так как световой импульс
занимает определенную полосу частот, то каждая спектральная компо-
нента имеет свою групповую скорость;
      3) материальной дисперсией; в этом случае она обусловлена тем,
что показатель преломления среды зависит от частоты.
      Таким образом, для одномодовых световодов дисперсия опреде-
ляется как внутримодовой, так и материальной дисперсией. Заметим,
что материальная дисперсия световодов на основе кварцевого стекла
обращается в нуль в области длин волн вблизи 1,3 мкм. Величина
внутримодовой дисперсии для данной длины волны зависит как от
диаметра сердцевины, так и от распределения показателя преломления
по сечению сердцевины. Для некоторого класса распределения показа-
теля преломления, в частности, для ступенчатого световода, внутримо-
довая дисперсия обращается в нуль для некоторой длины волны. Можно
подобрать такие условия, когда материальная и внутримодовая дис-
персия компенсируют друг друга. В этих условиях короткий по вре-
                                  7