相互位相変調は、非線形媒体、特にKerr媒質中のビームとの相互作用に起因する光ビームの光学位相の変化である。これは、屈折率の変化として説明できる。

CPM-eq1

ここで、n2は非線形屈折率である。ビーム1の強度 I(1)はビーム2の屈折率変化を引き起こす。

自己位相変調の式と比較すると、係数2が追加されている。この係数2は、同じ偏波をもつビーム、等方性媒質(例えば、ガラス)中の交差偏光されたビームに有効で、2/3に置き換えられなければならない。

相互位相変調効果のより基礎的な記述は、χ(3)非線形性に基づいて、媒質に生じる非線形偏光に関連する。例えば、上記の係数2は、それに基づいて理解することができる。

相互位相変調の効果

相互位相変調は様々な状況に関連がある。

  • それは媒質中のレーザーパルスの相互効果を引き起こし、例えば、一方のパルスの位相変化をモニタリングすることで(第1のビームのいかなる光子も吸収することなく)、もう一方のパルスの光強度の測定を可能にする。これは、量子非破壊測定(QND)の基本原理である。
  • この効果は、同じ利得媒質を使用する2つのモード同期レーザーを同期させる場合に用いることができる。この場合、パルスは重なり合い、相互位相変調を起こす。
  • 光ファイバー通信において、ファイバーの相互位相変調はチャンネルクロストークの問題を引き起こす可能性がある。
  • 相互位相変調はまた、チャンネル変換(波長変換)の仕組みとして言及されることがある。しかし、この文脈ではこの言葉は一般的に、Kerr効果ではなく、むしろ半導体光増幅器におけるキャリア密度を介した屈折率変化に基づく、一種の相互位相変調のことを指す。

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