Nelineární charakter optického prostředí

Tato práce přehledně pojednává o teoretických i aplikačních možnostech nelineárních jevů v optickém prostředí. Jelikož je v dnešní době nejpoužívanějším optickým prostředím optické vlákno, je působení těchto jevů demonstrováno právě na optickém vlákně. Základním pilířem práce jsou teoretické informace upřesněné matematickými, případně fyzikálními vyjádřeními. Definují nelineární prostředí a jevy, které v něm vznikají. Tedy jevy druhého řádu, mezi které patří Generování druhé harmonické (SHG), Třívlnný proces (TWM), a jevy třetího řádu, jako jsou Generování třetí harmonické (THG), Automodulace fáze (SPM), Křížová modulace (XPM), Autofokusace, Čtyřvlnné směšování (FWM) a degenerativní Čtyřvlnné směšování (DFWM). K těmto jevům jsou ještě doplněny jevy, které vznikají rozptylem. Tedy Brillouinův a Ramanův rozptyl. Dalším bodem práce, je seznámit čtenáře s přenosovým systémem DWDM. DWDM systémy využívají k přenosu informací hustého vlnového multiplexu. A jsou to právě tyto systémy, kde najdou nelineární jevy své uplatnění. Jsou zde velké nároky na přenosovou kapacitu a rychlost. Limitujícím faktorem v těchto systémech jsou FWM a XPM, které mohou při špatném návrhu způsobit přeslechy mezi kanály. V poslední části práce teoretické poznatky podpoříme aplikačními možnostmi a simulacemi. Jako simulační prostředí byl zvolen program OptSim verze 4.0. V něm je simulována závislost účinků FWM, SPM a XPM na velikosti chromatické disperze a výkonu signálu navazovaného do optického vlákna.
This paper describes theoretical and application options of nonlinear effects in optical medium. Optical medium means fiber optics, because the fiber is the most employed optical medium at these days. Basic statements of this work are theoretical information with mathematical and physical expressions. These expressions defines nonlinear medium and effects which are founded here. These effects are split to second and third orders. Nonlinear effects of second orders are Second-harmonic Generation, Three-wave Mixing process. Nonlinear effects third orders are Third-harmonic Generation, Self-phase Modulation, Cross-phase Modulation, Four-wave Mixing and Degenerative Four-wave Mixing process. These effects are extended by scattering effects – Brillouin’s and Raman‘s Scattering. The next point discuss about optical communication system DWDM. DWDM uses dense wavelength multiplexing. Nonlinear effects have a few negative influences on these systems. There are requests for high bandwidth and communication speed. FWM and XPM limit these requests. They can invoke cross-talks. We support theoretical information with application examples and simulations at the end of this work. We use OptSim v.4.0 program. We are simulate FWM and XPM effect in depend on chromatical dispersion and power.