拉曼增益对孤子传输特性的影响

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当输入泵浦波功率足够大时,泵浦波脉冲就会和光学声子相互作用产生受激拉曼散射效应,受激拉曼散射是光纤非线性光学中一个重要的非线性过程,它对光纤通讯既有有利的一面,也有不利的一面。自从1962年,在实验中观察到了受激拉曼散射效应后,人们便对其进行了广泛的研究。本文从光脉冲在光纤中传输时所满足的波动方程出发,推导出考虑拉曼增益效应的非线性薛定谔方程及耦合非线性薛定谔方程,并以此为出发点,在忽略光纤损耗情况下,采用基于MATLAB的分步傅里叶数值算法,得出色散作用项和非线性作用项具体的表达式,分步作用于光孤子脉冲传输方程,仿真模拟了光孤子在光纤中传输时的演变,与不考虑拉曼增益的光孤子在光纤中传输相对比,探析了拉曼增益对孤子传输特性的影响。本文章由三个部分组成,分别为引言、正文、结论,在引言中主要介绍了本课题的研究背景和研究意义等内容。其中正文分二部分:第一部分,简要介绍了受激拉曼散射产生过程及分步傅里叶法的内容,从光脉冲在光纤中传输时所满足的波动方程出发,推导出考虑拉曼增益的非线性薛定谔方程,并采用分步傅里叶法对考虑拉曼增益的非线性薛定谔方程进行求解,得出色散作用项和非线性作用项。第二部分,利用MATLAB软件分别在考虑拉曼增益和不考虑拉曼增益时对光孤子在光纤中传输时的演化过程进行数值模拟,得出拉曼增益效应对孤子传输特性的影响。结果表明:拉曼增益会破坏孤子的传输周期,导致孤子在光纤中传输时快速衰减,并且影响程度和输入孤子的脉冲峰值功率大小有关,拉曼增益对基态孤子和高阶孤子的影响也不相同;拉曼增益可以有效抑制非线性耦合导致的孤子漂移,同时会导致光孤子脉冲峰值在传输时不断增大,产生拉曼放大效应。拉曼增益也可以有效抑制双折射光纤中传输的相邻光孤子之间的相互作用。
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