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光纤通信系统中噪声的非线性增长及其对脉冲分裂的影响

作　者: 邓春年
导　师: 文双春
学　校: 湖南大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光纤通信脉冲传输噪声啁啾脉冲调制不稳定性高阶孤子压缩
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

光纤通信系统中噪声的非线性增长能降低系统的信噪比,提高系统的误码率,从而劣化整个系统的性能。此外,由调制不稳定性引起的噪声非线性增长是导致光纤中脉冲分裂的一个重要因素。本文通过数值模拟方法求解单模光纤中有初始噪声输入情况下光脉冲传输的理论模型,研究了不同宽度啁啾皮秒脉冲的分裂机理,着重分析了噪声的非线性增长对啁啾脉冲分裂的影响。取得如下主要结果:利用傅立叶数值算法研究了单模光纤中不同宽度皮秒脉冲的分裂机理,及噪声对无啁啾脉冲分裂的影响。结果表明,在无噪声输入下,较短脉冲(10ps)以及中间宽度脉冲(50ps)的分裂都是由高阶孤子压缩引起的脉冲塌陷导致的,而较长脉冲(200ps)的分裂机理则是由调制不稳定性导致的噪声非线性增长引起。然而,噪声使得中间宽度脉冲的分裂机理由高阶孤子分裂转向噪声的非线性增长,而对较短脉冲和较长脉冲的分裂机理没有影响。重点研究了单模光纤中初始啁啾对脉冲分裂的影响。结果表明,初始啁啾对脉冲分裂的影响与相应脉冲分裂机理紧密相关。对于分裂机理为高阶孤子压缩的脉冲,初始正、负啁啾分别有加速与延缓脉冲分裂的作用,而对于分裂机理为调制不稳定性导致的噪声非线性增长的脉冲而言,初始啁啾对脉冲分裂进程影响很小。此外,短脉冲的分裂进程与初始啁啾的强度相关,当初始啁啾强度很大时,脉冲分裂的初始阶段并没有出现脉冲压缩,而是直接从脉冲顶部分裂。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-12
第1章绪论  12-26
  1.1 引言  12-13
  1.2 光纤通信系统中噪声非线性增长的研究进展  13-19
    1.2.1 光纤通信系统中噪声的非线性增长  14-15
    1.2.2 光纤通信系统中噪声非线性增长的抑制  15-19
  1.3 单模光纤中光脉冲分裂特性研究进展  19-24
    1.3.1 超短脉冲产生技术  19-22
    1.3.2 脉冲分裂与超连续谱产生  22-24
  1.4 本文框架  24-26
第2章单模光纤中光脉冲传输的理论模型及数值方法  26-34
  2.1 光脉冲在非线性色散介质中的基本传输方程  26-30
    2.1.1 基本传输方程  26-28
    2.1.2 广义非线性薛定谔方程  28-30
  2.2 数值算法和程序编码  30-33
  2.3 小结  33-34
第3章单模光纤中啁啾脉冲分裂机理研究  34-51
  3.1 引言  34-35
  3.2 单模光纤中噪声的非线性增长规律  35-38
    3.2.1 调制不稳定性结果  35-37
    3.3.2 亚皮秒脉冲传输的理论模型及噪声的非线性增长谱特性  37-38
  3.3 单模光纤中脉冲分裂机理研究  38-49
    3.3.1 较短脉冲(T_0 = 10ps)分裂机理  39-42
    3.3.2 中间脉冲(T_0 = 50ps)分裂机理  42-46
    3.3.3 较长度脉冲(T_0 = 200ps)分裂机理  46-48
    3.3.4 小结  48-49
  3.4 结论  49-51
总结与展望  51-53
参考文献  53-61
致谢  61-62
附录Ａ攻读硕士学位期间发表论文目录  62

光纤通信系统中噪声的非线性增长及其对脉冲分裂的影响

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