基于光纤传播中一类模型方程的求解与分析

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光纤通讯在通讯行业占据着主流地位。利用光孤子携带、运输、传播信息的光纤通讯具有运输信息量大、远距离、损耗低、高效快速等特性。而光纤通讯的传播过程中光孤子传播在无损耗的理想条件下可由非线性Schr?dinger方程来表述。非线性Schr?dinger方程是量子力学中的重要方程,本文主要是考虑一般形式的非线性Schr?dinger方程。首先尝试用雅可比椭圆函数法、F展开法、(G’/G)展开法,结合齐次平衡原则对方程进行行波变换和求解,并获得了几种形式的精确解;其次在以上方法的基础上采用更为准确的拓展方法(G’/G,1/G)展开法对方程进行详细的解答和讨论相应的物理意义。文本主要安排如下:第一章,介绍了光纤通讯行业的发展和趋势,阐述光纤传播模型中的非线性Schr?dinger方程的物理背景及相关的研究状况,并给出本文的结构;第二章,根据麦克斯韦电磁场理论,优化相关的物理量,介绍模型方程(Schr?dinger方程)的来源,同时阐述Schr?dinger方程的建立发展历史;第三章,对方程进行相应的行波变换,将方程转化为常微分方程,再运用雅可比函数法、F展开法、(G’/G)展开法对方程进行求解,取特殊值时,得到相应的函数图像;第四章,运用(G’/G,1/G)展开法求解Schr?dinger方程,并分析相应的解物理意义。由求得的精确解分析光孤子传播过程中的物理解释,为光纤通讯行业提供了一个思考的方向;第五章,对全文进行总结和讨论,并提出不足。本文的重点在于对非线性Schr?dinger方程进行行波变换后,根据不同形式的性质进行不同的形式解假设,将求解转化为常微分方程和非线性代数方程组,求得相关解之后再还原原来方程的解。
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