目前由于互联网、电子商务、多媒体、IP以及数据传递的发展,人们对信息量的需要量呈指数式的增长。为了适应这种需要,利用波分复用来提高信息容量,已经成为21世纪光通信发展的主要方向。随着通信系统中光功率的增大、信道数目的增多和传输速率的提高,以及全光网的建立,传输距离增加,光纤中的四波混频效应越来越显著,已经成为限制通信系统性能的主要因素。所以,对光纤中的四波混频效应进行研究,对于提高光通信系统的信息容量和传输速度具有重要意义。 论文首先介绍了非线性效应对于光通信的重要性和研究意义。总结了目前光纤通信中四波混频效应的国内外研究进展。简单介绍了光纤通信中常用的各种光纤的主要特性。从理论上对光纤损耗、色散和非线性等各种传输特性进行了分析和介绍。 其次,研究了单模光纤和多模光纤的色散特性及对脉冲展宽的影响。分别对光纤内部的偏振模式色散、色度色散、波导色散和模间色散产生的物理机制进行了详细分析。通过数值模拟计算,详细讨论了光纤传输距离、工作波长、纤芯材料、数值孔径等因素对光纤色散效应的影响,并且通过对不同光源的比较,分析了光源的光谱宽度对脉冲展宽的影响。 最后,详细讨论了四波混频效应的产生机制以及光纤中的相位匹配条件。通过数值模拟计算,对标准单模光纤、色散位移光纤、非归零光纤以及两种色散补偿光纤中四波混频进行分析比较。详细分析了泵浦光波长对相位失配量的影响,以及泵浦光波长和相位失配量等因素与四波混频效率的关系,并且通过数值模拟,讨论了泵浦光波长、泵浦光功率和传输距离等因素对四波混频参量增益的影响。通过数值模拟对比分析,讨论了自相位调制和交叉相位调制效应的影响,讨论了泵浦光功率、传输距离和光纤有效纤芯面积等因素对四波混频的影响。对于系统设计中敷设光纤的种类以及泵浦光、信号光的选择具有指导意义。