専門H21-2Q2(1)

[光ファイバにおける非線形光学現象について]
　光を固体に入射すると、光の電界がその固体を形成している個々の原子の中の電子を振動させ、あたかも入射した光が透過したようにそれと同じ周波数の光が放出される。しかし、高強度の光を入射すると電界の振幅と電子の振動振幅とが比例しなくなり、入射光の電界が正弦波のとき、電子の振動は正弦波からずれてしまう現象が生じ、異なる周波数成分を持つようになる。この現象は非線形光学効果といわれる。
　非線形光学効果は、単位面積当たりの光強度と相互作用長の積に影響され、断面積が小さく、全長が相互作用長となっている光ファイバにおいては顕著に表れる。
　光ファイバに高強度の光を入射すると、屈折率が光の電界の強度の２乗に比例して変化する現象が生ずる。この現象は光カー効果といわれ、入射された光自身が誘起した屈折率変化によって、光の位相が急激に変化する自己位相変調を生じ、この結果、短光パルスのスペクトルの広がりが生ずる。
　特に、波長多重伝送など大容量の光伝送において障害となる非線形光学効果として四光波混合といわれる現象がある。これは、異なる三つの波長の光が入射されたときに新たな波長の光が生ずる現象で、波長多重伝送では、特定の信号光に干渉して伝送品質の劣化を引き起こす。