表2-5 光纤的非线性效应
1.自相位调制（SPM）
由于折射率与光强存在依赖关系，在光脉冲持续时间内折射率发生变化，脉冲峰值的相位对于前、后沿来说均产生延迟。随着传输距离的增大，相移不断积累，达到一定距离后显示出相当大的相位调制，从而使光谱展宽导致脉冲展宽，这就成为自相位调制。如图2-8所示。
当系统使用色散系数为负的光纤工作区时（如 G.653 光纤的短波长区、工作区色散为负的 G.655 光纤），SPM 将导致色散受限距离变短；当使用色散系数为正的光纤工作区时（如 G.652、G.653 光纤的长波长区、工作区色散为正的 G.655 光纤），SPM 将延长色散受限距离。
SPM影响主要发生在靠近发送侧的一定距离内，同时，低色散光纤也可以减少SPM对系统性能的影响。人们利用 SPM 效应与色散效应达到动态平衡的原理制成了光孤子通信。
图2-8 SPM现象
2.交叉相位调制（XPM）
当两个或多个不同频率的光波在非线性介质中同时传输时，每个频率光波的幅度调制都将引起光纤折射率的相应变化，从而使其他频率的光波产生非线性的相位调制，即交叉相位调制。
XPM 通常伴随 SPM 产生。XPM 将引起一系列非线性效应，如 DWDM 系统通道之间的信号干扰、光纤非线性双折射等现象，造成光纤传输的偏振不稳定性。同时，XPM 对脉冲的波形和频谱也会产生影响。
适当地增大色散可削弱XPM的影响。
3.四波混频（FWM）
FWM 是指当多个频率的光载波以较强功率在光纤中同时传输时，由于光纤的非线性效应引发多个光载波之间出现能量交换的一种物理过程。
FWM 导致复用信道光信号能量的衰减及信道串扰。如图2-9 所示，FWM 的影响，导致在其他波长处产生了一个新的光波长。
图2-9 FWM现象
FWM 的产生与光纤色散有关，零色散时混频率最高，随着色散的增加，混频率迅速降低。DWDM系统通过采用G.655光纤，回避了1550nm零色散波长出现FWM效应。
4.受激拉曼散射（SRS）
受激拉曼散射的过程如下：
频率为 vin的入射光信号与介质相互作用，可能发射一个频率为 vs= vin-vv的斯托克斯光子和一个频率为vv的光学声子，在这个过程中能量保持守恒，光波产生下频移。
频率为 vin的入射光信号与介质相互作用，也可能吸收一个频率为 vv的声子而产生一个频率为va=vin vv的反斯托克斯光子，在这个过程中能量保持守恒，光波产生上频移。
这是一个非线性效应引起的受激非弹性散射过程，起源于光子与光学声子（分子振动态）之间相互作用和能量交换。
SRS效应将使短波长的信号被衰减，长波长信号被增强，如图2-10所示。
SRS 效应在光纤通信中有很多方面的应用，如利用拉曼增益制作分布拉曼放大器，对光信号提供分布式宽带。如中兴通讯 DWDM设备的DRA板即是利用SRS效应实现光放大功能。另外，SRS 对通信系统也会产生一定的负面影响。在 DWDM 系统中，短波长信道的光会作为泵浦光，将能量转移至长波长信道中，形成通道间的拉曼串扰。
图2-10 SRS现象
5.受激布里渊散射（SBS）
此类散射属于由非线性效应引起的受激非弹性散射过程，起源于光子与声学声子（晶体振动态）之间的相互作用和能量交换。
SBS 效应可以制成光纤布里渊激光器和放大器，但是 SBS 将引起信号光源的不稳定性以及反向传输通道间的串话。随着系统传输速率的提高，SBS 的峰值增益显著降低，因此，SBS对高速光纤传输系统不会构成严重影响。
单模光纤的选用
在光传输系统中，由于单模光纤具有色散小、传输容量大的特点，大多数选用单模光纤作为传输介质，在选用单模光纤中主要在考虑以下因素的前提下合理选择光纤。
一、工作波长因素
（1）G.652 光纤在 1550nm 窗口衰减小，但其在 1550nm 窗口色散大，不利于高速系统的长距离传输。
（2）G.653 光纤在 1550nm 窗口色散为零，但其在波分复用时会出现四波混频效应，故被限用于单信道高速系统。
（3）G.655 光纤在 1550nm 窗口衰减小、色散低，大大减少四波混频效应，故其可用于远距离、波分复用、高速系统。
（4）新建系统在传输速率和价格允许的条件下，应优选G.655光纤。扩容系统将原系统的G.652光纤的工作波长选择到1550nm波长，可用色散补偿光纤来解决色散问题。
二、衰减和非线性因素
对采用波分复用和光纤放大器的高速系统，考虑四波混频等效应优先选用G.655光纤和G.652D光纤。
三、G.652D光纤的发展与应用
G.652光纤可细分为A、B、C、D 4个子类。其中G.652A和G.652B为常规单模光纤，其水峰处衰减未进行优化；G.652C和G.652D为低水峰单模光纤，永久地降低水峰的衰减。
1.几种G.652光纤的主要性能区别
（1）G.652C/D 规定了 1383nm 衰减特性，并经氢老化试验，使 OH-漂移出长波长，大于1700nm，不在光通信系统的工作波长范围内。
（2）G.652B相对于G.652A，PMDQ链路值由0.5降低至0.2。
（3）G.652D相对于G.652B，降低了水峰衰减，相对于G.652C降低了偏振模色散。
几种常用的单模光纤中能够传输的波长范围不同，其工作波段区别如表 2-6 与表 2-7所示。
