3. Modulacja fazy

3.2. Skrośna modulacja fazy

Skrośna modulacja fazy (ang. XPM – Cross Phase Modulation) – zmiana natężenia pola w jednym kanale powoduje przesunięcie fazy pola w innym kanale. 

Współczynnik n2  jest tu dwa razy większy niż w przypadku wcześniej omówionej samomodulacji fazy, i można go opisać następująco:

 

n^{(2)}=2n_2 I^{(1)}

(3-5)

 

Jak widać natężenie wiązki pierwszej powoduje zmianę współczynnika załamania dla wiązki drugiej. Efektem tego będzie fluktuacja mocy w poszczególnych kanałach. W typowych łączach wpływ XPM jest stosunkowo nieduży i nie wpływa znacząco na zasięg. Problem pojawia się wtedy, kiedy mamy do czynienia z systemem koherentnym, gdzie istnieje bezpośrednia modulacja lasera. W tym przypadku oddziaływanie to jest wprost proporcjonalne do ilości kanałów. Żeby został spełniony warunek, że spadek mocy w kanale nie może być mniejszy niż 1 dB, to moc (P) w kanale musi spełniać nierówność:

 

P

(3-6)

 

Ponadto, XPM zależy od wartości współczynnika dyspersji, wraz z jego wzrostem obserwuje się mniejszy wpływ tego niepożądanego zjawiska. Na poniższym rysunku przedstawiono charakterystyki dla łącza dwukanałowego f1=193,025 THz  i f2=193,075 THz ) dla dwóch różnych wartości współczynnika dyspersji.

Rysunek 3 Widmo mocy sygnału dla 100 km odcinka światłowodu dla D = 0 ps/km/nm  (linia czerwona) i D = 4 ps/km/nm (linia zielona)

Największy wpływ zjawiska XPM obserwuje się na pierwszych kilometrach łącza, gdyż tu mamy do czynienia z największą gęstością mocy. Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki pomiaru dla trzech różnych długości światłowodu (20 km, 50 km i 100 km). Ze względu na różne długości mamy do czynienia z inną wartością tłumienia toru, stąd wykresy są przesunięte względem siebie w pionie.  Współczynnik tłumienia włókna wynosił 0,2 dB/km, zatem odpowiednio wniesione tłumienie wynosiło 50km0,2dB/km=10dB , 100km0,2dB/km=20dB  i 200km0,2dB/km=40dB .

Rysunek 4 Widmo  mocy dla łącza o długości 50 km (linia brązowa), 100 km (linia czerwona) i 200 km (linia zielona)

Skrośna modulacja fazy prowadzi głównie do przesłuchów między kanałami.