Четырехволновое смешение

Четырехволновое смешение FWM (Four-Wave Mixing) является одним из самых вредных нелинейных оптических явлений в системах WDM. При достижении критического уровня мощности излучения лазера нелинейность волокна приводит к взаимодействию трех волн с частотами ω_i, ω_j, ω_k и появлению новой четвертой волны на частоте ω_i ± ω_j ± ω_k. Некоторые частоты таких ложных сигналов могут попасть в рабочие полосы пропускания каналов. Число таких ложных сигналов определяется соотношением:

N² (N - 1) / 2

где N - число каналов, передающих сигналы. Таким образом, в четырехканальной системе WDM возникает 24 ложных сигнала, а в 16-канальной уже 1920!, рис. 3.30.

Помехи такого типа могут стать катастрофическими для приемного устройства на конце линии.

Рис. 3.30. Четырехволновое смешение приводит к появлению нежелательных сигналов в спектральном диапазоне систем передачи

Четырехволновое смешение чувствительно к:

• увеличению мощности канала;

• уменьшению частотного интервала между каналами;

• увеличению числа каналов (несмотря на то, что может быть достигнут уровень порога насыщения).

Действие четырехволнового смешения нужно учитывать в системах, использующих волокно со смещенной дисперсией (Рек. G.653). Оно менее критично в волокнах с ненулевой смещенной дисперсией (Рек. G.655), особенно в волокнах с большой эффективной площадью. Увеличение скорости передачи в канале незначительно влияет на эффективность четырехволнового смешения.

Влияние четырехволнового смешения уменьшается при:

• увеличении эффективной площади волокна;

• увеличении абсолютного значения хроматической дисперсии.

Явление четырехволнового смешения менее опасно в системах DWDM, использующих волокно с несмещенной дисперсией (Рек. G.652) на длине волны 1550 нм, так как дисперсионная характеристика в этом случае относительно пологая. Для волокна со смещенной дисперсией (Рек. G.653) дисперсионная кривая имеет крутой наклон в этом диапазоне и явление FWM необходимо учитывать.