非均匀光纤和非均匀波导中光脉冲和光波的传输特性研究

来源 :山西大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:Zeshawn
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
光脉冲在光纤中的传输,由于其在光通信中的重要应用,在过去几十年里一直是人们研究的热点之一。而近年来,随着光通信的不断发展,以及色散管理和色散、非线性和增益/损耗的综合管理的提出,光脉冲在非均匀光纤系统中的传输已得到了人们特别的关注。在理论上,光脉冲在非均匀光纤系统中的传输可以由变系数非线性薛定谔方程模型来描述。另一方面,由于空间光孤子是未来实现全光通信及全光器件最理想的途径之一,因而也同样引起了人们的兴趣。本文主要以变系数非线性薛定谔方程,变系数高阶非线性薛定谔方程,非均匀抛物型阶跃波导中的光波传输方程以及克尔介质中方位极化非傍轴光波的传输方程为模型,通过解析和数值相结合的方法,分别对啁啾暗(灰)孤波在非均匀光纤中的传输,高阶效应下脉冲串的产生、压缩和传输,非均匀波导中自相似光波的非线性隧穿以及克尔介质中的非傍轴环形孤波的传输进行了详细地研究。本文的结果将为进一步研究实际的光孤子控制系统或非均匀光纤系统,实现超高速、大容量的光信息传输提供了一定的理论依据;而且也为全光控制和全光开关的研究提供了一定的理论指导。本文的主要内容包括以下几个方面:(1)以描述皮秒光脉冲在非均匀光纤系统中传输的变系数非线性薛定谔方程为模型,运用变量代换,获得了该方程的精确啁啾暗(灰)1-孤子和2-孤子解。依据该精确解,我们运用数值的方法讨论了啁啾暗(灰)孤波在非均匀光纤系统中的传输特性,包括其在偏离可积条件和有限初始扰动影响下的传输稳定性,以及啁啾暗(灰)孤子之间的相互作用。由于在数值模拟中,我们采用了超高斯脉冲作为背景波。因此我们对超高斯型有限宽度背景波、有限宽度背景中的啁啾暗(灰)孤子的传输也进行了详细地研究。结果表明,通过选取适宜的初始啁啾参量,啁啾暗(灰)孤子可以有效地被压缩。并且啁啾暗(灰)孤子可以在非均匀光纤中有效地抑制偏离限制性条件和有限初始扰动的影响而稳定地传输。同时,我们还发现有限宽度背景波也可以在非均匀光纤中不受负载啁啾暗(灰)孤子的影响而稳定地传输。当取背景波脉宽与啁啾暗(灰)孤子的初始脉宽比例较大时,有限宽度背景中啁啾暗(灰)孤子的数值结果基本与其精确解相吻合。即使选取的背景波脉宽不够宽,有限宽度背景中的啁啾暗(灰)脉冲仍可以很好地保持其孤子性质。这些结果将为进一步的实验验证提供了一定的理论依据。(2)以描述亚皮秒或飞秒光脉冲在非均匀光纤系统中传输的变系数高阶非线性薛定谔方程为模型,在一般的Hirota条件(该条件是强加在变系数高阶非线性薛定谔方程系数上的一个限制关系)下,运用Darboux变换,获得了该方程精确的连续波背景上的孤子解。在一般情况下,这个解可以精确地描述由无限的周期扰动引起连续波的调制不稳定性过程。这个不稳定性的增长导致了连续波背景上序列脉冲串的形成。在实际应用中,为了得到能够稳定传输的脉冲串,我们从精确解中去掉背景波。然后运用这个没有背景波的脉冲串作为数值模拟的初始条件,对其在非均匀光纤系统中的传输进行讨论。结果表明,只要脉冲串的能量足够的大,该脉冲串就可以在非均匀光纤系统中有效地抑制有限的初始扰动和偏离一般Hirota条件的影响而稳定地长距离传输。这一结果将有利于提高其光孤子通信中的信号比特率,增加其信道容量。(3)以非均匀抛物型阶跃波导中的光波传输方程为模型,运用变量代换,给出该模型的精确亮暗空间自相似解。作为应用,我们讨论了自相似光波在非均匀抛物型阶跃波导中的非线性隧穿效应,以及它们之间的相互作用。结果显示在可积条件下,自相似光波可以自相似的通过非线性势垒(势阱),并且两相邻亮自相似光波在一定范围内呈现出弹性碰撞的相互作用。而在非可积条件下,当非线性势垒高度相对小时,自相似光波通过非线性势垒时可以有效地被压缩。但是当垒高参数足够大时,自相似光波将被分裂成一些细小的光波。这一结果,将有可能为全光控制和全光开关的研究提供一定的理论指导。(4)从Maxwell方程出发导出描述在克尔介质中方位极化非傍轴光波传输的非线性方程,并以此为模型,运用数值的方法求解出该方程的一系列非傍轴孤波解。随后,以此解为初始条件,利用保守定律和有限差分相结合的方法,数值模拟非傍轴暗孤波和环形孤波的传输。结果显示,我们所采用的方法,虽然可以有效的重现非傍轴暗孤波的稳定传输。但是在模拟环形孤波的传输时,该孤波只可以在短距离内传输,随后便出现了不稳定。
其他文献
“稳外贸”成为热词,是因为7月31日召开的中共中央政治局会议把下半年经济工作要凸显“稳”字作为实现“六稳”工作要求中的重要一项。“稳外贸”成为热点,是因为“对外贸易”
报纸
社区社团组织是社区参与的枢纽,是社区治理的重要参与方,其孵化于社区、成长于社区、惠及于社区,是满足社区居民多样化需求、帮扶困难群体、促进居民参与和协助社区治理的有效载体。社区参与离不开政府以及社会的两个方面互动。单纯的社会自下而上的自发参与是无组织、碎片化和偶发性的,不能形成一种长效性的参与机制,故也需要政府有目的、阶段性地对社区放权、赋权,通过培养社区社团组织这一组织化载体来加强社区各方力量参与
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
全光分组交换(OPS)作为下一代光网络的关键技术,使传输与交换完全在光域中完成,彻底克服光—电—光转换的瓶颈。其中,全光路由控制是全光分组交换的关键技术之一。全光路由控
从古至今,密码设计者与密码分析者之间的竞争从未停止过。特别是自二战以来电子计算机的产生从根本上增强了双方的实力,使竞争进一步升级。考虑到计算能力的限制,人们更加关
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
2月27日,罗斯(Wilbur Ross)被确认出任特朗普政府的商务部长.现年79岁的罗斯也将成为美国历史上迄今最年长的商务部长.罗斯曾在罗斯柴尔德投资公司做了24年的破产顾问,因为独到
自从上个世纪九十年代我国提出“走出去”战略以来,国有企业一直是我国在海外进行投资与经营的先锋队和主力军,国有企业的海外发展与我国国家利益的海外发展有着密切的联系。近
高标准的建筑既有美观的外形设计,又有实用的结构设计,这就要求建筑的结构设计与艺术设计相统筹协调。建筑设计师在不同建筑设计中具有不同的侧重点,有的注重美观艺术性,而有
冬季,风干物燥,气候寒冷,让人感觉很不舒服,对付冬季寒冷干燥的气候,室内保湿是重要手段。一般来说,室内温度最好低于22℃左右,湿度最好在50% -70% 之间。那么冬季气候干燥又