陈文[1]2003年在《光纤飞秒孤子传输的拉曼自频移研究》文中研究表明在单模光纤的反常色散区传输的皮秒脉冲由非线性薛定谔(NLS)方程描述，当脉冲宽度窄到亚皮秒和飞秒量级时，非线性色散的影响严重且不能作微扰处理，包含非线性色散项的修正的非线性薛定谔(MNLS)方程是更好的模型。本论文以MNLS孤子作为光纤飞秒孤子的模型，通过新近建立的MNLS孤子直接微扰理论，研究光纤中由拉曼效应引起的飞秒孤子在传输中的自频移，以及通过频率滤波对自频移的抑制。为此，首先给出描述MNLS孤子的各物理量，然后用MNLS孤子直接微扰理论，解析地得到这些问题绝热近似下的孤子参数演化，并由此选择频率滤波的参数，最后用分步傅里叶方法，在对非线性项微商的算法做出了适合于MNLS孤子的改善后，对拉曼效应及频率滤波进行了直接数值模拟，其中频率滤波参数用微扰理论确定。结果表明：Raman效应并不引起MNLS孤子的初始中心、初始位相和能量的改变，但会改变孤子的平均频率即引起自频移，这些与NLS孤子微扰理论都是类似的。有所不同的是，Raman效应虽然不改变孤子能量，但会引起孤子峰值的下降和宽度变宽，且在同一条件下，MNLS孤子微扰理论得到的自频移比NLS孤子微扰理论得到的更接近直接数值计算结果。有限带宽的频率滤波也不引起MNLS孤子初始中心、初始位相的改变，选取适当的频率滤波器参数值能使孤子的平均频率稳定在初始平均频率的红侧一稳定值，抑制了自频移，而且孤子的各物理量最后都稳定在一稳定值，这些与NLS孤子微扰理论都是类似的。有所不同的是，宽度为飞秒量级下，MNLS孤子平均频率的稳定值更接近初始平均频率，更接近数值计算结果。
陈曦[2]2009年在《光孤子通信系统中偏振模色散的研究》文中指出光纤通信系统以其传输速度快、传输距离远、信息容量大、保密性强等优势已成为现代通信的主体。随着通信技术发展,一种全新的超高速、大容量、超长距离的非线性全光通信技术——光孤子通信开始走入人们的视线,其以非线性光学作为理论基础,克服了光纤色散对光信号传输的限制,通信距离可达数万公里,并适用于波分复用(WDM)和光时分复用(OTDM)的长距离高速光纤通信,是进一步提高光纤通信系统容量的最佳通信方式。与此同时,偏振模色散(PMD)对光纤通信容量的限制越来越明显,并且成为限制高速率传输系统中的一个重要因素。本文对光孤子通信的理论和应用做了介绍和研究,探讨了有损光纤中的孤子色散管理技术。讨论了一种新型的基于色散衰减光纤的色散管理,可以只用两段不同色散的光纤连在一起来实现指数衰减色散光纤,而且在每个色散图中不同的色散值可以通过改变两段光纤的长度来实现。结果显示这种方法比起传统的孤子系统有更多的优点。用分步傅立叶算法对光孤子的一般传输方程——非线性薛定谔方程(NLSE)进行求解,验证了皮秒光孤子的特性。当脉冲宽度小于皮秒量级时,高阶非线性效应和高阶色散效应将不可忽略,此时飞秒量级的脉冲在光纤中的传输满足高阶修正的非线性薛定谔方程(HONLS)。同样通过分步傅立叶算法求解,探讨了飞秒光孤子的传输特性。在已有的大量关于皮秒量级光孤子通信中偏振模色散研究的基础上,通过求解含PMD的飞秒孤子对方程——高阶修正的耦合非线性薛定谔方程,研究了飞秒光孤子系统中PMD的特性。对同相和正交飞秒孤子对分别进行了讨论,结果显示:正交飞秒孤子比同相飞秒孤子具有更好的自俘获特性;偏振角不影响自俘获;双折射系数越大,PMD越大,自俘获效应越不明显;正交飞秒孤子和同相飞秒孤子对相对振幅都很敏感,这与皮秒孤子不同;入射功率对于正交孤子对的自俘获效应有阈值;比起皮秒孤子的来说,因为飞秒孤子的自频移效应,发生明显的自俘获效应的条件比较困难,而且基本没有完美的自俘获使得两分量群速度相同。在最后,我们提出了一种近似判定功率对于正交飞秒孤子对的阈值的方法。
唐甜甜[3]2011年在《孤子传输中高阶非线性影响的研究》文中认为随着通信技术的发展,人们对信息的需求量越来越大,传统的光纤传输系统容量已逐渐不能满足商业应用的要求,建设经济、可靠、大容量的全光通信网络,已成为未来通信网建设的必然趋势。光孤子通信是一种非线性全光长距离通信,它的原理是利用光脉冲在光纤中产生的非线性压缩来补偿脉冲的色散展宽,在此基础之上对光纤损耗进行合理增益,就可把光信号无畸变的传输极远的距离,最终实现高速孤子脉冲的稳定传输。本文利用分布傅里叶法求解了在各种高阶效应影响下的高阶修正非线性薛定谔方程,并以此为模型,利用Matlab仿真的方法,模拟了光脉冲在各种高阶效应影响下的传输演化特性,其中包括自抖效应、内拉曼散射效应及叁阶色散共同作用下,单飞秒孤子及双飞秒孤子在光纤内的传输特性;四阶及五阶光孤子在普通光纤和包含五阶非线性光纤这两种不同的环境中传输演化特性的分析和比较;单孤子及多孤子在叁阶色散、五阶非线性、啁啾等因素共同作用情况下传输演化特性等等。可以看出非线性效应在一定程度上平衡了负的叁阶色散在光孤子传输过程中造成的超前效应的影响。五阶非线性的存在,抑制了高阶孤子脉冲在群速度色散作用下发生的分裂,使得高阶孤子不再呈现周期性的变化,而是被压缩成一个主峰及一对对称的弱旁瓣,此时在传输线路中加入高通滤波器,即可使光脉冲沿着传输方向稳定不变地传输。对于多种高阶微扰影响下的孤子对,五阶非线性则会引发孤子脉冲波形作周期性变化、孤子间能量发生转移、孤子间相互作用增强等后果。利用色散管理可以改善以上情况,它是通过色散的合理搭配,来减小光脉冲宽度的变化,抑制高阶非线性的作用,使得光脉冲稳定传输,不发生偏转,与传统孤子相比,色散管理孤子具有很大的优越性。
杨荣草[4]2005年在《光脉冲在非均匀光纤系统中的稳定传输特性研究》文中研究说明本文分别以变系数非线性薛定谔方程和变系数高阶非线性薛定谔方程为模型,从解析和数值两方面对皮秒和飞秒光脉冲在非均匀光纤系统中的传输特性进行比较深入的理论研究,给出不同情况下的精确稳定孤波解。在此基础上,我们进一步考察孤波解的稳定性和孤波间的相互作用。为研究实际非均匀光纤或孤子控制系统中光脉冲的稳定传输提供一定的理论依据。最后,我们考虑新型光纤——光子晶体光纤的传输特性。运用有限差分法分析空气孔形状对光子晶体光纤特性的影响,由定量的计算给出一些定性的结果,这对设计实用的光子晶体光纤有一定的参考价值。本文的主要内容如下: 1) 仿照理想光纤中描述光脉冲传输的基本方程,给出非均匀光纤中描述皮秒脉冲传输的变系数非线性薛定谔方程和描述飞秒脉冲传输的变系数高阶非线性薛定谔方程,并简单介绍数值模拟方法。 2) 研究皮秒光脉冲在非均匀光纤中的稳定传输特性。从变系数非线性薛定谔方程入手,讨论非均匀光纤中皮秒亮孤子的传输特性。在已有工作的基础上,利用适当的变换,给出变系数非线性薛定谔方程的暗N-孤子解,并详细讨论非均匀光纤中皮秒暗孤子的传输特性及孤子间的相互作用。 3) 研究飞秒光脉冲在非均匀光纤中的稳定传输特性。为了对照起见,我们首先介绍非均匀光纤中飞秒亮孤子的传输特性。然后,利用拟解法解析求解变系数高阶非线性薛定谔方程,得到非均匀光纤中飞秒暗孤子解。借助于数值方法,进一步分析飞秒暗孤子的稳定性和非均匀光纤中飞秒暗孤子间的相互作用。 4) 研究飞秒组合孤立波在非均匀光纤中的稳定传输特性。通过解析求解变系数高阶非线性薛定谔方程,得到不同参数条件下的叁类组合孤波解,这些解可以描述飞秒亮、暗孤波在非均匀光纤中同时传输的特性。另外,我们数值模拟飞秒组合孤波间的相互作用,结果发现飞秒组合孤波间的相互作用完全不同于亮的或暗的飞秒孤波间的相互作用,组合孤波间的相互作用要弱的多。
张书敏, 徐文成, 罗爱平, 陈伟成, 郭旗[5]2001年在《色散缓变光纤中飞秒光脉冲的增强压缩》文中认为提出一种基孤子脉冲压缩的新方法。研究表明 ,在色散缓变光纤中利用拉曼自散射效应与负叁阶色散效应的相互作用 ,可以获得更高压缩比的超短光脉冲
徐文成, 郭旗, 廖常俊, 刘颂豪[6]1995年在《色散缓变光纤中飞秒孤子压缩与稳定传输》文中指出运用数值方法研究了色散缓变光纤中飞秒基本孤子的传输特性，发现基本孤子脉冲不仅能被压缩，而且压缩光脉冲能保持脉宽不变传输即稳定传输。在光脉冲压缩过程中，发现叁阶色散效应有较大的影响。适当地选取色散缓变光纤结构参数可以获得高质量的超短压缩光脉冲。对压缩光脉冲稳定传输的机理探索表明，光纤二阶色散纵向变化率、叁阶色散与喇曼自散射效应共同作用导致压缩光脉冲稳定传输。
夏金安, 陈丹平, 杨旅云, 邱建荣, 朱从善[7]2005年在《在光子晶体光纤中实现波长调谐飞秒孤子脉冲输出》文中研究表明介绍了在光子晶体光纤中产生波长调谐飞秒光孤子脉冲的机理及研究进展，井对波长调谐飞秒孤子激光系统进行了分析和比较。
郝瑞宇[8]2007年在《可变参量光纤系统中光脉冲的传输特性研究》文中指出光脉冲在光纤系统中的传输特性，由于其在光通信中有着广泛的应用，近年来一直是人们研究的热点之一。而作为此项研究的一个新的发展，光脉冲在可变参量光纤系统中传输特性的研究，近来则备受人们关注。它的理论模型是变系数非线性薛定谔方程，含高阶非线性项的变系数非线性薛定谔方程以及变系数高阶非线性薛定谔方程等。另外，在现代非线性科学中，这些非线性薛定谔方程本身就是很重要的模型，它们不仅出现在光通信中，而且还出现在物理学的其它领域，如非线性量子场论、磁学、非线性光学、玻色-爱因斯坦凝聚等领域，所以以这些非线性薛定谔方程为基本模型，研究其解的特性具有非常重要的科学意义和潜在的应用前景。本文以变系数非线性薛定谔方程，含高阶非线性项的变系数非线性薛定谔方程以及变系数高阶非线性薛定谔方程为基本模型，并以可变参量光纤系统为应用背景，通过解析的方法并结合数值模拟，研究皮秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性，含啁啾皮秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性，高功率皮秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性，飞秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性以及光束在非周期调制非线性介质中的传输特性。本文的结果和所使用方法为实际的光孤子控制系统或非均匀光纤系统等可变参量光纤系统中光脉冲的稳定传输提供了理论依据。本文的主要内容有以下五个部分组成：(1)以变系数非线性薛定谔方程为基本模型，从可积的角度出发，运用改进后的Darboux变换，详细给出变系数非线性薛定谔方程的精确亮多孤子解。由于孤子解中包含任意的分布函数，所以，我们就可以通过选取它们不同的形式，来解释或设计各种各样的孤子管理和控制，也就是来研究皮秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输。作为例子，本文运用这些解，详细分析指数控制系统和分布放大系统等可变参量光纤系统中，皮秒亮孤子的传输特性及孤子间的相互作用。结果表明，联合控制群速度色散分布和非线性分布能有效抑制邻近孤子间的相互作用。这对于增加光孤子通信系统中的信息比特率是非常重要的。同时，我们通过数值模拟的方法分析皮秒亮孤子脉冲对各种初值扰动，如白噪声、初始弱背景扰动，以及可积条件扰动的稳定性。结果表明，皮秒亮孤子脉冲对有限的初值扰动是稳定的，这为进一步的实验验证提供了一定的理论基础。最后，我们简单给出变系数非线性薛定谔方程的暗多孤子解，并依此讨论其基本的传输特性。这些结果不仅对可变参量光孤子通信系统有用，而且对其它物理问题的理论和实验研究也是重要的。(2)以变系数非线性薛定谔方程为基本模型，通过适当的变换，给出变系数非线性薛定谔方程的精确含啁啾多孤子解。作为例子，我们考虑指数分布控制系统，并演示精确解的一些主要特性。结果表明，对应于绝热保守的、有损耗的、有增益的指数可变参量光纤系统，皮秒含啁啾孤子脉冲能够被有效地压缩。而且在同样的初始条件下，孤子脉冲压缩效果在有损耗的光纤系统中最显着。这对于进行脉冲压缩新方案的设计是有用的。另外，我们通过数值模拟分析皮秒含啁啾孤子脉冲在各种有限初始扰动和可积条件扰动下的稳定性。这些结果，为以后的实验验证提供了一定的理论基础。(3)以含高阶非线性项的变系数非线性薛定谔方程为基本模型，在一定的参数条件下，运用拟解法给出含高阶非线性项的变系数非线性薛定谔方程的精确亮暗孤波解。这些解不仅对高功率孤子控制和管理的设计有意义，而且对其它问题，如具有饱和非线性的波导等问题的研究也有价值。作为例子，我们通过这些解，详细研究高功率皮秒孤波脉冲在周期分布放大系统中的传输特性，而且数值研究高功率皮秒孤波脉冲在约束条件扰动和各种初始扰动下在可变参量光纤系统中传输的稳定性。结果表明，一定的约束条件扰动和有限的初始扰动不会影响光脉冲传输的主要性质。最后，我们在色散双曲渐减型等可变参量光纤系统中研究邻近孤波脉冲间的相互作用。结果表明，适当地控制群速度色散参量、非线性参量、高阶非线性参量能有效地抑制邻近孤波间的相互作用。这些结果为光学传输的广泛应用提供了必要的理论基础。(4)以变系数高阶非线性薛定谔方程为基本模型，讨论飞秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性。首先在两类参数约束条件下给出变系数高阶非线性薛定谔方程的精确解。在第一类参数约束条件下，通过拟解法给出变系数高阶非线性薛定谔方程的精确1-孤子解。在第二类参数约束条件下，通过Darboux变换，给出该方程的精确亮多孤子解。其次，以一个孤子控制系统为例，通过这些精确解，研究飞秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性，并分析飞秒孤子脉冲在孤子控制系统中的相互作用。同时，通过数值模拟研究飞秒孤子脉冲在可变参量光纤系统中传输的稳定性。结果表明，在特定的可变参量光纤系统中，飞秒孤子脉冲能稳定传输的条件是较宽松的，能保证飞秒孤子脉冲的稳定传输。最后，简短给出飞秒暗孤子脉冲在可变参量光纤系统中的传输。这些结果对飞秒孤子通信，甚至其它物理领域都具有很重要的意义。(5)以带有非周期横向调制的非线性薛定谔方程为基本模型，研究带有非周期横向调制结构的介质中光的传输，并给出精确解。通过这些精确解，进一步讨论一些新的光学非线性效应，如通过适当地调整参数，来控制空间孤波的速度和出射方向。这些结果不仅对设计实用的光学器件有用，而且对解释物理学其它领域中一些物理现象也有一定的参考价值。
冯莉[9]2014年在《光纤中飞秒孤子的传输特性研究》文中研究说明本文以描述飞秒光孤子在光纤中传输的常系数Kundu-Eckhaus方程和变系数Kundu-Eckhaus方程为模型，通过解析方法(Hirota双线性方法或相似变换方法)和数值模拟方法(分步傅里叶方法)研究了飞秒光孤子在光纤中的传输特性。为研究实际的非均匀光纤或光孤子控制系统，进一步实现超长距离、超大容量的光纤通信系统，提供了一定的理论依据。本文的主要内容如下：1)以含有脉冲内喇曼散射效应的常系数叁次-五次非线性薛定谔方程，即常系数Kundu-Eckhaus方程为模型，从可积的角度出发，应用Hirota解析方法，首先得到了该方程的精确单(双)孤子解。之后，基于这些精确的孤子解，研究了在光纤中孤子的传输特性，包括单孤子的传输特性以及孤子间的相互作用。着重讨论了孤子的叁种相互作用机制：(1)两孤子的赶超弹性相互作用；(2)两孤子周期性吸引和排斥的束缚状态；(3)两孤子的平行传输状态。同时，论文通过分布傅里叶数值方法，验证了解析解的正确性并进一步探讨了孤子间的相互作用。2)以变系数Kundu-Eckhaus方程为模型，通过恰当的相似变换，显式给出了该方程的精确单(双)孤子解。作为例子，论文考虑指数调制控制参数、非线性管理以及色散管理的非均匀光纤系统，并研究了精确孤子解的一些主要演化特性，尤其是孤子的振幅、脉宽和中心位置等随传输距离的演化。这些结果对孤子的放大、压缩以及控制管理具有一定的指导意义，为开展光孤子通信实验提供一定的理论依据。
参考文献：
[1]. 光纤飞秒孤子传输的拉曼自频移研究[D]. 陈文. 暨南大学. 2003
[2]. 光孤子通信系统中偏振模色散的研究[D]. 陈曦. 电子科技大学. 2009
[3]. 孤子传输中高阶非线性影响的研究[D]. 唐甜甜. 南京邮电大学. 2011
[4]. 光脉冲在非均匀光纤系统中的稳定传输特性研究[D]. 杨荣草. 山西大学. 2005
[5]. 色散缓变光纤中飞秒光脉冲的增强压缩[J]. 张书敏, 徐文成, 罗爱平, 陈伟成, 郭旗. 中国激光. 2001
[6]. 色散缓变光纤中飞秒孤子压缩与稳定传输[J]. 徐文成, 郭旗, 廖常俊, 刘颂豪. 光学学报. 1995
[7]. 在光子晶体光纤中实现波长调谐飞秒孤子脉冲输出[J]. 夏金安, 陈丹平, 杨旅云, 邱建荣, 朱从善. 激光与光电子学进展. 2005
[8]. 可变参量光纤系统中光脉冲的传输特性研究[D]. 郝瑞宇. 山西大学. 2007
[9]. 光纤中飞秒孤子的传输特性研究[D]. 冯莉. 西安电子科技大学. 2014
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