光纤孤子脉冲传输的自相似性研究

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自从1834年J.S.Russell首次观察到孤子现象以来,由于孤子在传输过程中表现出微妙的特性,吸引了科学工作者对这一非线性现象进行了探索,所涉及的领域包括物理和生物等学科。在众多的孤子科学研究中,光学孤子是一朵奇葩。在过去的十多年里,来自高容量光通信和全光信息处理的急剧膨胀拉动了非线性光学的深刻变革。  光孤子是一种自捕获局域波包(脉冲),而光纤孤子是倾向于展宽波包的色散和倾向于压缩波包的非线性之间的精确平衡,是一种理想的光通信信息载体。期望光纤孤子作为光通信信息载体的愿望便呼之欲出。这也是我们选择光纤孤子传输作为研究课题的原因。  我们通过改进的平衡原理和F-展开法以及自相似性特点对描述皮秒脉冲的变系数非线性Schrodinger方程进行了讨论,得出了参数变化光纤中存在Jacobi椭圆函数解。在一定的光纤参数条件下,这些椭圆函数自相似解可以转变为自相似孤波解,三角波解,以及混合脉冲解。通过数值计算和分析,发现如下结论:  1.我们得出的自相似孤波解在一定的光纤参数条件下,表现出很好的稳定性。这些与当前该领域研究结果保持一致。  2.发现了一类新的自相似解,把它定义为混合孤子脉冲。这类脉冲表现出很新颖的特点:周期余弦损耗条件下,能够长距离稳定传输,有望作为信息载体;常损耗传输时,这类混合孤子脉冲能够以牺牲光强来压缩脉宽,为脉宽压缩技术提供了新思路。
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