Y6T65 區分自聚焦效應與自相位調製效應
教科書上常提到一句話:當一個強光場入射介質後,使得介質的折射率發生改變,即在原來的線性折射率之外又加上非線性折射率,這種與光強有關的折射率可使光在介質中傳播時產生自聚焦及自相位調製等現象
咱們的光纖通信,介質是二氧化硅,也就是石英,或者叫玻璃
自聚焦,就是由於自己的原因,導致的光束聚合的現象
自相位調製,就是由於自己的原因,導致的相位調製現象
自聚焦和自相位調製,都是由於自己的原因,導致折射率的變化,而產生的聚焦或者相位調製的現象。
1. 先說折射率
2. 再說光功率與折射率
3. 接着聊產生自聚焦現象的光功率分佈是哪種狀態
4. 對應的看自相位調製現象的光功率分佈又是哪種狀態
5. 最後看看類似的現象
折射率,在Y5T54寫電流與折射率時,提到過
光在真空中,也就是沒有任何介質的空間,速度是30萬公里每秒
光一旦進入介質,介質是分子們按照一定的結構組成的物質,比如光纖,主要物質就是二氧化硅,比如硅波導,主要物質是硅....
在微觀尺度上,光遇到了分子,它的速度就會降下來,遇到了阻擋,要繞開找到新的傳輸路徑
物理學,就對光在介質中的傳播速度,做個定義
介質的折射率,就是光的真空速度與介質速度的比
折射率的第一個關係,是由材料分子結構引起的
分子對光速的影響大,光速低,折射率大
分子對光的阻擋小,光速高,
折射率的第二個關係,是由光本身引起的
光子越密集,在介質中的速度越低
這是常見的折射率公式,我做個拆分,n0,是由介質本身決定的,對光速的阻擋
後面的框,是光功率密度(光自己的聚集程度)決定的,也對光的傳播速度產生影響
自聚焦與自相位調製,討論的是後面一項
光場的分佈,中間的功率密度大,兩側的密度小,同一個信號在傳輸中,其實速度不同
中間的速度越來越慢,兩側的速度,相對來說要快一些,先傳到前邊的光子會佔領新的介質空間,因爲沒有光的介質,折射率更小
傳輸一段距離後,就產生的像透鏡一樣的,聚焦現象
自相位調製,也是由於光功率的分佈,產生的光速變化
在光纖中傳輸,舉例,二進制的光幅度調製信息,就是光功率的大小來表徵信號,功率大的表示爲“1”,功率小的表示爲“0”
功率,會影響折射率,會影響光速,下圖,由於10信號的傳輸速度不同,產生了碼間干擾,信號傳輸的時延(相位)不同,這叫自相位調製。
類似現象,Y5T291/293四波混頻,是其他波長的信號改變了光纖的折射率分佈,導致對其他波長的影響。交叉相位調製,也是類似原理。
最後一句話,這些現象,是光功率密度很大,以至於產生的這些非線性效應不可忽略,對系統傳輸質量產生影響,才需要去關注和解決。