三阶色散影响下二阶孤子间互作用及抑制

在色散位移光纤中，研究了三阶色散影响下同相和反相二阶孤子之间的互作用，分析了同相和反相二阶孤子对衰变后时域波形和频域频移的变化，发现三阶色散使二阶孤子分裂出一大一小两个不同振幅的基阶孤子，并彼此分离，但孤子对中心频率频移量却减小。通过采用非线性增益控制的方法可以有效抑制二阶孤子间的互作用，使孤子保型传输而不发生衰变。同时通过周期性改变三阶色散系数，可以减小三阶色散的不利影响，抑制孤子中心频率的频移，使孤子对不偏离原来时间槽，稳定孤子传输。     

双源耦合注入准二阶孤子及其通信应用

基于光纤中孤子传输的支配方程，借助分裂步长Ｆｏｕｒｉｅｒ变换法，提出了双源耦合注入准二阶孤子并数值模拟了准二阶孤子与一阶孤子的相互作用，提出并初步论证了基于二阶孤子的三进制光纤孤子通信设想，它能够使中继距离进一步扩大同时，又使信息量增加ｌｏｇ２Ｍ＝ｌｏｇ２ ３＝１．６并可降低对光源高功率注入的要求。     

高阶孤子在光纤中传输的数值研究

通过数值求解非线性薛定谔方程,得到了二阶和三阶孤子的传输特性,并和一阶孤子做了比较.对于二阶孤子和三阶孤子间的相互作用做了分析,讨论了三阶色散对高阶孤子相互作用的影响,得出随着三阶色散的增大,会使孤子的衰变具有新的特性,将会导致光孤子通信的误码率加大.     

二阶孤子间相互作用引起孤子衰变

对于二阶孤子脉冲对,通过数值求解非线性Schrdinger方程,得到了二阶孤子在光纤中传输时的衰变规律.由于脉冲之间的相互作用,原来的二阶孤子衰变为两个分离的基孤子.二阶孤子对同位相时,相互作用为“吸引”,衰变后峰值小的基孤子位于内侧,二阶孤子对反位相时,相互作用为“排斥”,衰变后峰值小的基孤子位于外侧.两个二阶孤子脉冲间隔越小,反位相时,在相同传输距离处,衰变产生的两个基孤子的分离程度越大.     

饱和光纤中的各阶孤子及孤子相互作用

首先研究了非线性饱和光纤中各阶孤子存在的幅值范围，与标准非饱和情况的非线性薛定谔孤子非常不同，即一阶孤子幅值范围是１．４≤Ｎ≤∵．０，二阶孤子为４．０≤Ｎ≤♀．０，三阶孤子为７．０≤Ｎ≤≤１５．０，并分析了各阶孤子的传输特性，最后研究了双一阶孤子相作用的若干特点，明确了五个方面的特性。     

光纤通信中光孤子的传输特性分析

计算机模拟技术已经广泛应用在教学和科研中,在光纤通信课程教学中引入MATLAB语言,形象的给出光波在光纤中传输的模拟结果,既形象又深刻.以光孤子为例,给出基态孤子,二阶孤子和三阶孤子传输特性以及两个基态孤子的相互作用.     

影响光孤子传输的因素分析和可能的解决方案

从光孤子传输所满足的非线性薛定谔方程出发,通过对方程中参数的分析和选择,对影响孤子传输的各种因素采用单独分析和综合分析对比方法得到了两个新的结论:(1)二阶色散参数在不太大的范围内变化只会影响脉冲的幅值,对脉冲形状影响不大,而输入脉冲的啁啾则是使脉冲发生畸变的主要原因;(2)在啁啾、三阶色散和五阶非线性同时存在的情况下,它们对脉冲都会产生很大的影响,且存在相互影响和制约关系,三者在某一参数值附近,对脉冲却存在着增益效应和"整容"作用。针对分析结果从理论上提出了改进光孤子传输特性的解决方案,这对光孤子通信的实践过程是有一定实际意义的。     

Landau-Ginzburg-Higgs方程的微扰理论

求出了一阶和二阶近似下微扰对Landau-Ginzburg-Higgs方程孤子解的影响，即求出了孤子参数随时间的缓慢变化关系及解的一阶修正和二阶修正的具体表达式. 关键词： Landau-Ginzburg-Higgs方程 孤子 微扰     

光脉冲在标准单模光纤中演化形成孤子的实验研究

利用二次谐波频率分辨光学门脉冲分析仪从实验上分析研究了具有啁啾的10 GHz光脉冲在不同输入功率下演化形成孤子的规律和特点。实验发现:输入脉冲在光纤中传输3.5个色散长度时,其时间宽度、频率啁啾和时间带宽积都随着输入功率的增加而减小。当输入功率大于一阶孤子功率的理论值时,光脉冲能够演化形成孤子;脉冲在随后传输过程中其宽度基本保持不变,波形、频率啁啾和时间带宽积仍随着传输距离的变化而变化;输入功率越高,形成的一阶孤子脉冲的宽度越窄。当输入功率小于一阶孤子功率的理论值时,输出脉冲的时间宽度随着传输距离的增加而增加,频率啁啾随着传输距离的增加而减小,光脉冲不能演化形成孤子。     

飞秒孤子传输演化的数值研究

利用分步傅里叶法数值模拟了飞秒孤子在光纤中的传输演化过程。对光纤中单个孤子的传输及二阶孤子的自陡峭效应和自频移效应进行了分析,指出在一定的参数取值范围内,自频移效应对二阶fs孤子传输的影响要比自陡峭效应大,占主导地位,且对自陡峭效应有一定的抑制作用。     

Femtosecond second-order solitons in optical fiber transmission

A propagation of the femtosecond second-order solitons in an optical fiber is studied. We show that a generalized nonlinear Schrödinger equation well describes the propagation of the second-order soliton even containing only a few optical cycles. The propagations of a 50 fs and a 10 fs second-order soliton in an optical fiber are numerically simulated. It is found that, for the case of 10 fs second-order soliton, the soliton decay is dominated by the third-order dispersion, in contrast to the case of 50 fs second-order solitons, where the soliton decay is dominated by the delayed Raman response. It is also found that the exact delayed Raman response form must be used for the propagation of the 50 fs or less than 50 fs second-order soliton.     

非局域暗孤子及其稳定性分析

由于其在通信领域潜在的应用前景, 非局域空间孤子一直是研究热点. 但空间非局域暗孤子由于其边界的特殊性, 对其特别是稳定性方面研究甚少. 提出了非局域暗孤子稳定性分析理论, 并对热非线性体介质中1+1维基态和二阶暗孤子的稳定性进行了数值分析和研究, 得到了稳定性图. 从稳定性分析图可知: 在热非线性体介质中, 1+1维基态暗孤子在其存在区域总是稳定的, 而1+1维二阶暗孤子是震荡不稳定的, 其不稳定区域的宽度与传播常数以及介质的非局域程度有关. 为了验证非局域暗孤子稳定性分析理论的正确性, 对加噪声初始输入的传输进行数值模拟得到了传输图, 传输图表明稳定性分析理论的正确性. 关键词： 非局域 稳定性 暗孤子     

Spatial optical solitons in inhomogeneous elliptic core saturating nonlinear fiber

We have investigated the propagation characteristics of spatial optical solitons in saturating nonlinear waveguide employing JWKB and paraxial ray approximation. We have obtained two second-order coupled nonlinear differential equations for transverse soliton widths of solitons. Threshold power for stable propagation of the beam has been calculated from these coupled equations. We have undertaken stability analysis, which predicts robustness of these solitons. Both guiding as well as antiguiding cases have been considered and shown that stable spatial soliton propagation is possible in both cases.     

非局域表面暗孤子及其稳定性分析

非局域体介质中的暗孤子及表面亮孤子由于在光通信领域的潜在应用而受到极大关注,然而到目前为止却没有对非局域表面暗孤子的研究.在线性介质和非局域非线性介质的分界面上,数值模拟得到了1+1维非局域基态和二阶表面暗孤子,研究了它们的波形与传播常数和介质非局域程度的关系,基于它们的稳定性分析进行了理论推导和数值模拟.稳定性分析结果表明:1+1维非局域基态表面暗孤子在其存在区域总是稳定的,而二阶表面暗孤子是区域不稳定的,其不稳定区域的宽度与传播常数以及介质的非局域程度有关系,且受传播常数的影响更大.加噪声的初始输入传输图验证了稳定性分析结果的正确性.     

超常介质中暗孤子的形成和传输特性研究

利用一种扩展的双曲函数级数方法求解超常介质中的传输方程，得到了各种不同情形下的暗孤子解，分析了可控自陡效应和二阶非线性色散效应对孤子形成和传输特性的影响.结果表明，超常介质中负的自陡效应使得暗孤子的中心位置随传输距离向脉冲前沿方向漂移，与常规介质中自陡效应(恒为正)的作用相反；特别是，由于二阶非线性色散的作用，使得在没有线性群速度色散的情形下同样可形成孤子，而且在反常线性色散情形也可形成暗孤子.     

异色光伏孤子之间的相互作用

用数值方法模拟异色光伏孤子的相互作用.结果表明孤子间相互作用是非弹性的，相互作用的孤子只在有限的传播距离内保持孤子形状.不同频率光伏孤子间的相互作用除了相互吸引外，还存在光能在孤子诱导波导间的耦合. 关键词： 光伏空间孤子 异色 相互作用     

开环系统中灰光伏孤子的时间及演化特性分析

分析了开环系统中一维灰光伏孤子的时间特性.基于与时间相关的演化方程,用数值方法得到了准稳态和稳态的灰孤子解,分析了形成准稳态灰孤子的物理机制.结果显示准稳态灰孤子的宽度是与光强无关的,并且它们的形成时间和孤子的峰值与背景辐射强度比成反比.这些性质与开环系统中的亮、暗孤子的性质很相似.同时采用波传播的数值解法,分析了它们的传播特性,结果显示它们在小于10％的扰动下是相对稳定的.     

非均匀光纤中暗孤子传输特性研究

由于变系数非线性Schrödinger方程的增益、色散和非线性项都是变化的, 根据方程这一特点可以研究光脉冲在非均匀光纤中的传输特性. 本文利用Hirota方法, 得到非线性Schrödinger方程的解析暗孤子解. 然后根据暗孤子解对暗孤子的传输特性进行讨论, 并且分析各个物理参量对暗孤子传输的影响. 经研究发现, 通过调节光纤的损耗、色散和非线性效应都能有效的控制暗孤子的传输, 从而提高非均匀光纤中的光脉冲传输质量. 此外, 本文还得到了所求解方程的解析双暗孤子解, 最后对两个暗孤子相互作用进行了探讨. 本文得到的结论有利于研究非均匀光纤中的孤子控制技术.