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孤子传输中高阶非线性影响的研究

作　者: 唐甜甜
导　师: 蔡祥宝
学　校: 南京邮电大学
专　业: 光学工程
关键词: 飞秒光孤子高阶修正非线性薛定谔方程高阶非线性三阶色散色散管理
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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、内拉曼散射效应及三阶色散共同作用下,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;单孤子及多孤子在三阶色散、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三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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 光孤子通信系统概述  9-11
  1.2 光孤子通信研究的进展  11-14
    1.2.1 国外孤子通信研究进展  11-13
    1.2.2 国内光孤子通信研究进展  13-14
  1.3 论文内容与章节安排  14-15
第二章影响光孤子通信性能和容量的主要因素  15-22
  2.1 损耗  15
  2.2 Gordon-Haus效应  15-16
  2.3 高阶色散  16-17
  2.4 非线性效应  17-18
    2.4.1 拉曼效应(IRS)  17
    2.4.2 自陡峭效应（SS）  17-18
  2.5 克尔效应及自相位调制效应  18-19
  2.6 啁啾  19-21
  2.7 小结  21-22
第三章光脉冲传输模型数值求解及优化  22-32
  3.1 简单光孤子的传输演化方程及其解析解  22-25
  3.2 高阶修正非线性薛定谔方程  25-29
  3.3 仿真参数的自适应变化  29-31
  3.4 小结  31-32
第四章高阶非线性对光脉冲传输特性的影响与分析  32-50
  4.1 高阶非线性效应影响下孤子的传输特性  32-35
    4.1.1 单飞秒孤子在光纤中的传输演化特性  32-33
    4.1.2 双飞秒孤子在光纤中的传输演化特性  33-35
  4.2 高阶孤子的传输特性  35-40
    4.2.1 无非线性作用时高阶孤子的传输演化特性  36-37
    4.2.2 五阶非线性影响下四阶孤子的传输特性  37-38
    4.2.3 五阶非线性影响下五阶孤子的传输特性  38-40
  4.3 五阶非线性作用下双飞秒孤子的传输演化特性  40-41
  4.4 高阶非线性及高阶色散影响下带啁啾的两飞秒孤子的传输特性  41-45
  4.5 五阶非线性影响下带啁啾的四孤子传输特性  45-49
  4.6 小结  49-50
第五章色散管理  50-57
  5.1 色散管理孤子  50-53
  5.2 色散管理对非线性效应的影响  53-54
  5.3 色散管理对源啁啾四孤子系统的影响  54-56
  5.4 小结  56-57
第六章结束语  57-59
  6.1 本文总结  57-58
  6.2 展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
硕士研究生期间发表的论文  63

孤子传输中高阶非线性影响的研究

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