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飞秒光孤波在光纤中的传输特性研究

本文致力于探讨飞秒光脉冲在光纤中的传输特性。数值研究了源啁啾飞秒孤子间相互作用,提出了抑制该作用的可能方案;用奇异摄动多重尺度导数展开法和色散关系推导了耦合高阶非线性薛定谔方程(CHNLSE),并用行波变换法得到了一系列孤波解析解,分析了它们在光纤中传输的必要条件,也讨论了它们的稳定性,为实现飞秒光脉冲在光纤中的无畸变传输作理论上的探索。其主要结果如下:1)对源啁啾飞秒孤子间的相互作用进行了数值研究,结果表明源啁啾飞秒孤子间的相互作用比源啁啾皮秒孤子间更加严重,会在通信系统中造成更大的误码率。研究结果还表明,不等幅传输法在一定程度上可有效地抑制源啁啾飞秒孤子间的相互作用。2)利用奇异摄动多重尺度导数展开法,从非线性介质中的Maxwell方程组出发,导出了包含高阶摄动项的同一光波不同偏振分量的耦合高阶非线性薛定谔方程,并给出了其适用范围。3)从色散关系出发,推导了描述超短光脉冲不同偏振分量在双折射光纤中传输特性的耦合高阶非线性薛定  (本文共47页) 本文目录 | 阅读全文>>

山西大学
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新型光孤子及其光脉冲在光纤通信系统中的传输控制特性研究

本文从解析的角度出发,利用求解高阶偏微分方程的几种不同方法,例如齐次平衡法、拟解法以及达布变换法,同时借助于各种微扰理论例如矩法、变分法和数值方法例如分步傅里叶方法、伦格—库塔积分法,深入系统地研究了皮秒、亚皮秒以及飞秒光脉冲在均匀与非均匀光纤及其放大介质中的无畸变传输特性,获得了各种情况下的经典的和新型的精确稳态孤波解。在此基础上,进一步考察光孤波脉冲的稳定性及其相互作用,为将来的大容量和超大容量光信息传输的实验和应用提供了比较全面的理论依据。我们的工作主要分为两大部分,首先就描述超短光脉冲在光纤系统中传输的高阶非线性薛定谔方程以及描述超短光脉冲在波分复用光通信系统中传输的耦合高阶非线性薛定谔方程展开理论研究,通过解析方法寻求其新型的组合孤波解,并利用数值方法进一步研究其稳定性。其次,对光脉冲在非均匀光纤中稳定传输特性进行了理论研究,获得了不同情况下的精确稳态孤波解,在此基础上,数值考察了皮秒和飞秒光脉冲在非均匀光纤中的稳定性...  (本文共162页) 本文目录 | 阅读全文>>

山西大学
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光脉冲在非均匀光纤系统中的稳定传输特性研究

本文分别以变系数非线性薛定谔方程和变系数高阶非线性薛定谔方程为模型,从解析和数值两方面对皮秒和飞秒光脉冲在非均匀光纤系统中的传输特性进行比较深入的理论研究,给出不同情况下的精确稳定孤波解。在此基础上,我们进一步考察孤波解的稳定性和孤波间的相互作用。为研究实际非均匀光纤或孤子控制系统中光脉冲的稳定传输提供一定的理论依据。最后,我们考虑新型光纤——光子晶体光纤的传输特性。运用有限差分法分析空气孔形状对光子晶体光纤特性的影响,由定量的计算给出一些定性的结果,这对设计实用的光子晶体光纤有一定的参考价值。本文的主要内容如下:1) 仿照理想光纤中描述光脉冲传输的基本方程,给出非均匀光纤中描述皮秒脉冲传输的变系数非线性薛定谔方程和描述飞秒脉冲传输的变系数高阶非线性薛定谔方程,并简单介绍数值模拟方法。2) 研究皮秒光脉冲在非均匀光纤中的稳定传输特性。从变系数非线性薛定谔方程入手,讨论非均匀光纤中皮秒亮孤子的传输特性。在已有工作的基础上,利用适当...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

山西大学
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光脉冲在光纤中传输特性的理论研究

本文从解析的角度出发,同时借助各种微扰理论和数值分析方法,分别研究描述皮秒光脉冲传输的非线性薛定谔方程、飞秒光脉冲传输的高阶非线性薛定谔方程、非均匀光纤中光脉冲传输的含有频率啁啾和增益/损耗项的非线性薛定谔方程以及描述超短光脉冲传输的Ginzberg-Landau方程的解的特性,为进一步实现超高速、大容量的光信息传输提供一定的理论依据。本文的主要内容如下:(1)利用直接扰动方法对周期放大系统进行了理论分析,给出孤子周期放大系统的绝热近似解和一级修正解的积分表达式,结果分析表明孤子在放大过程中一部分能量以色散波的形式流失,而这一色散波主要由孤子周期放大系统的一级修正解来刻画。(2)在Hirota条件下,利用逆散射方法给出飞秒暗孤子解的表达形式,从中得到飞秒暗孤子间无相互作用的传输条件,并通过数值分析方法讨论飞秒暗孤子的稳定性。同时,利用拟解法给出更一般条件下高阶非线性薛定谔方程的暗孤波解,这一结果削弱了Hirota条件对光纤参数的...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

山西大学
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可变参量光纤系统中光脉冲的传输特性研究

光脉冲在光纤系统中的传输特性,由于其在光通信中有着广泛的应用,近年来一直是人们研究的热点之一。而作为此项研究的一个新的发展,光脉冲在可变参量光纤系统中传输特性的研究,近来则备受人们关注。它的理论模型是变系数非线性薛定谔方程,含高阶非线性项的变系数非线性薛定谔方程以及变系数高阶非线性薛定谔方程等。另外,在现代非线性科学中,这些非线性薛定谔方程本身就是很重要的模型,它们不仅出现在光通信中,而且还出现在物理学的其它领域,如非线性量子场论、磁学、非线性光学、玻色-爱因斯坦凝聚等领域,所以以这些非线性薛定谔方程为基本模型,研究其解的特性具有非常重要的科学意义和潜在的应用前景。本文以变系数非线性薛定谔方程,含高阶非线性项的变系数非线性薛定谔方程以及变系数高阶非线性薛定谔方程为基本模型,并以可变参量光纤系统为应用背景,通过解析的方法并结合数值模拟,研究皮秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性,含啁啾皮秒光脉冲在可变参量光纤系统中的传输特性,高...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江师范大学
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单模光纤传输模型孤波解的研究

本文主要从单模光纤传输模型—常系数和变系数非线性薛定谔方程出发,运用最近得到发展的求精确解的扩展的双曲函数法、F-展开法、基于AKNS技术的Darboux变换方法等方法和求数值解的Adomian分解方法,求得了孤波解,研究了基本光孤波和双孤波在单模光纤中的传输情况,为进一步实现超高速、大容量的光信息传输提供一定的理论依据。此外还运用扩展的雅可比椭圆函数展开法讨论了可积的微分-差分非线性薛定谔方程(AL模型)。主要内容如下:第一章主要介绍了光孤子的研究进展。第二章简要地介绍了一些与光孤子有关的基本概念,其中包括光纤结构和传输模、时间孤子和空间孤子的区别、包络孤子和亮、暗孤子、色散效应、非线性效应、脉冲自变陡和孤子自频移现象、以及Gordon-Haus效应等概念。第三章中,对最近得到发展的求精确解的扩展的双曲函数法、雅可比椭圆函数展开法、F-展开法、基于AKNS系统的Darboux变换方法等方法和求数值解的Adomian分解方法进行...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>