1、光纖通信仿真實驗光纖模型實驗：自相位效應姓 名：萬方力學 號：2013115030305班 級：1303班指導老師：胡白燕院 系：計算機科學與技術學院光纖模型實驗：自相位效應1、 實驗目的1、 通過進行本次實驗，加深光纖結構以及特性的理解，通過實驗現象的分析，結合理論知識獲得進一步的認識。2、 本次實驗是對自相位調制在脈沖傳播上的模型進行模擬和驗證，是基于光纖性質上的實驗，通過本次實驗，了解自相位效應的產生及影響，加深光纖相關知識的理解。2、 實驗原理1、 光纖的色散特性色散（Dispersion）是在光纖中傳輸的光信號，由于不同成分的光的傳輸時間不同而產生的一種物理效應。色散一般包括模式色散

2、、材料色散和波導色散。1）模式色散光纖的模式色散只存在于多模光纖中。每一種模式到達光纖終端的時間先后不同，造成了脈沖的展寬，從而出現色散現象。2)材料色散含有不同波長的光脈沖通過光纖傳輸時，不同波長的電磁波會導致玻璃折射率不相同，傳輸速度不同就會引起脈沖展寬，導致色散。3）波導色散由光纖的幾何結構決定的色散，其中光纖的橫截面積尺寸起主要作用。光在光纖中通過芯與包層界面時，受全反射作用，被限制在纖芯中傳播。但是，如果橫向尺寸沿光纖軸發生波動，除導致模式間的模式變換外，還有可能引起一少部分高頻率的光線進入包層，在包層中傳輸，而包層的折射率低、傳播速度大，這就會引起光脈沖展寬，從而導致色散。2、自相

3、位調制信號光強的瞬時變化引起其自身的相位調制,即自相位調制。在單波長系統中光強變化導致相位變化時,自相位調制效應使信號頻譜逐漸展寬。這種展寬與信號的脈沖形狀和光纖的色散有關。在光纖的正常色散區中,由于色散效應,一旦自相位調制引起頻譜展寬,沿著光纖傳輸的信號將經歷暫時的較大展寬。但在異常色散區,光纖的色散效應和自相位調制效應可能會相互補償,從而使信號的展寬小一些。在一般情況下,SPM效應只在高累積色散或超長系統中比較明顯。受色散限制的系統可能不會容忍自相位調制效應。在信道很窄的多通道系統中,由自相位調制引起的頻譜展寬可能在相鄰信道間產生干擾。在G.652光纖中的低啁啾強度調制信號的自相位調制效應

4、將引起脈沖的壓縮,但同時使傳輸光譜展寬。采用G.652光纖時,把信道設置在零色散波長附近將有利于減少自相位調制效應的影響。在長距離系統中,這種光纖可采用以適當間隔作色散補償的方法來控制自相位調制效應的影響,當然,也可通過減少輸入光功率的方法來減少自相位調制效應的影響。經過自相位調制后，脈沖的波形（即：|E(z,t)|2=|E(z=0,t)|2）不受影響。而相位變化項NL=|E(z=0,t)|2表明經過自相位調制后，脈沖的瞬時頻率相對原先載波的頻率0已有所改變。頻率改變量(t)由式子給出：該頻率的改變和時間的關系導致了啁啾聲的產生。驗證SPM效應，設計以下布局圖3、 實驗內容1、 按照預設電路，

5、在仿真軟件中找到相應組件并將電路組建完成。2、 設定實驗中的原件參數如下：此為全局參數在非線性光纖的參數設定中，本次實驗只針對自相位調制效應進行檢測分析，所以可以禁掉其他非線性效應。此為光纖參數3、 脈沖的峰值功率為10mW，光纖長度設為10km。四、實驗結果從圖中可以看到脈沖的波形保持不變，但由于自相位調制效應，產生了啁啾聲。脈沖的前端紅移，而后端藍移。如果存在反常色散，則可能發生由于SPM的啁啾而導致脈沖波形會變窄。這說明SPM效應和GVD的作用正好相反。5、 實驗總結通過本次實驗，對光纖的結構及特性有了進一步的認識，光纖通信與電信的主要差異之一，即是利用光纖來傳輸光信號，而光纖有不同的結構形式。目前，通信用的光纖大多數是利用石英材料做成的橫截面很小的雙層同心玻璃體，外層玻璃的折射率比內層稍低。折射率高的中心部分叫纖芯，其折射率為n1，折射率低的外圍部分稱為包層，折射率為n2。正是有與光纖的這種結構特性才產生了相應的傳輸特性，由于理論