Nonlinear phenomena in optical fibers

Téma práce je popis nelineárních jevů v optickém vlákně. V teoretické části je rozebrán princip přenosu světla skrze optické vlákno. Okrajově jsou rozebrány optické součástky, vlákna a jejich parametry. Kromě nelineárních jevů jsou popsány i lineární jevy, jako například útlum, rozptyly, disperze. Z hlediska nelineárních jevů práce popisuje jevy druhého řádu, konkrétně Generace druhé harmonické (SHG), Generace součtové a Rozdílové frekvence (SFG a DFG), třetího řádu, mezi ně patří Kerrův jev, Generace třetí harmonické (THG), Vlastní fázová modulace (SPM), Čtyřvlnné směšování (FWM), Křížová fázová modulace (XPM). Dále jsou v práci rozebrány nelineární rozptyly, Ramanův a Brillouinův rozptyl. V praktické části je simulován nelineární jev Čtyřvlnné směšování. Tento jev se z velké části objevuje v systémech DWDM, kde způsobuje přeslechy. Cílem našeho měření je jev prozkoumat a následně najít způsob jeho potlačení. Na základě simulace je sestavené reálné zapojení daného jevu. Kromě Čtyřvlnného směšování je sestaveno také zapojení pro stimulovaný Brillouinův jev. Výsledky simulace a obou měření jsou následně shrnuty a porovnány s teoretickými poznatky.The subject of this thesis is to describe nonlinear phenomena in the optic fiber. The theoretical part describes a principle of transmission in optical fibers. Optics modules, fibers and their parameters are described marginally. Except nonlinear phenomena, there is also described linear phenomena such as attenuation, dispersion, scattering. In terms of nonlinear phenomena there is described second order phenomena such as Second harmonic generation (SHG), Sum and difference harmonic generation (SFG and DFG) and third order phenomena, such as Kerr effect, Third harmonic generation (THG), Four-wave mixing (FWM) and Cross phase modulation (XPM). There are also described nonlinear scattering, such as Raman´s and Brillouin´s scattering. The Four-wave mixing is simulated in the first half of the practical part. Four-wave mixing occurs in DWMD systems, where can invoke cross-talks between channels. In the second half of the practical part is measured this nonlinear phenomenon. The aim of the measurement is to understand the behaviour of the FWM and find the way how to eliminate its power. The Four-wave mixing measurement is based on the simulation. Second measurement is designed for Brillouin scattering. The conclusion from simulated and laboratory part from both measurements are compared with theoretical knowledge.