光脉冲传输模拟的快速数值差分递推算法及其应用研究

利用零邻域的马克劳林展开对归一化非线性薛定谔方程的频域差分形式进行分析，得出一个能够同时考虑光学媒质的色散作用以及非线性克尔作用的时域快速数值差分递推公式.选取若干算例，将运用该公式的数值计算结果与已知的解析结果和传统分步傅里叶方法所得的计算结果做了相应的比较，结果表明这种快速数值差分递推公式不但拥有相当快的计算速度，也有很高的计算精度，而且在物理上符合光脉冲在光学媒质中传输时色散和非线性作用同时施加影响的客观实际，这说明它是研究非线性光学媒质中光脉冲传输的一种科学、合理而快速有效的数值计算方法. 关键词： 快速数值差分递推公式 零邻域马克劳林展开 非线性薛定谔方程 光脉冲传输     

偏振模色散和非线性效应对光纤传输特性的综合影响

本文采用变分法,研究多色色散、偏振模色散(PMD)以及非线性效应对单模光纤中光脉冲传输的综合影响.模拟分析结果表明,非线性对偏振模色散具有一定的抑制作用;但它们的综合作用所导致的脉冲展宽比PMD或非线性单独作用时要大.     

偏振模色散影响下飞秒孤子的传输特性研究

以Maxwell电磁场理论为基础，在综合考虑了高阶色散、高阶非线性、自相位调制、交叉相位调制、自变陡、脉冲内喇曼散射及偏振模色散等因素的基础上，推导了飞秒孤子脉冲在双折射光纤中传输的耦合非线性薛定谔方程，并利用分步傅里叶方法对该方程进行了数值计算，研究分析了偏振模色散对飞秒孤子传输的影响。结果发现：当Dp≤0.1ps/km1/2时，偏振模色散对系统的影响很小，随着偏振模色散值的增大，系统的传输性能迅速恶化，当偏振模色散值达到0.3ps/km1/2时，系统的传输距离已经不到无偏振模色散时的1/3；若同时考虑光纤的高阶效应，以飞秒孤子作为载体的系统已经不能实现高速长距离的传输。     

超高偏振模色散光纤中光脉冲传输行为的研究

利用耦合非线性薛定谔方程分析了光脉冲在超高偏振模色散光纤中传输时，偏振模色散引起脉冲分裂。并用基模的两正交偏振分量耦合走离解释了脉冲分裂的成因。利用偏振模色散为237．95ps／km^1/2的光纤进行了实验验证。     

快速数值差分递推改进算法在超宽连续谱模拟中的应用研究

对快速数值差分递推公式进行了改进,使之能够求解带有脉冲自陡峭项和脉冲内喇曼散射项的非线性薛定谔方程.通过与传统孤子解析结果及分步傅里叶方法数值结果的对比分析表明,快速数值差分递推改进算法是一种快速而准确的数值计算方法,它不仅能够同步考虑光学媒质中的群速色散作用和非线性克尔作用,而且将所有高阶非线性项对光脉冲传输的影响也...     

光纤传输系统数值模拟中光纤节长度和步长的选取

随着光纤传输系统中传输速率逐渐提高,必须要考虑光纤传输系统中的偏振模色散。光纤传输模型用非线性薛定谔方程描述,利用分步傅立叶方法可计算光脉冲在光纤中的传输。分析了考虑偏振模色散时,不同光纤节长度和步长的选取对仿真结果的影响。     

非线性偏振旋转锁模自相似脉冲光纤激光器的研究

利用耦合非线性薛定谔方程（CNLSE）为非线性偏振旋转（NPE）锁模自相似光纤激光器建立了一种新的数值模型.模型中,用CNLSE描述脉冲在单模光纤中的传播,在增益光纤中同时考虑了增益带宽和增益饱和作用,用传输矩阵描述构成NPE锁模的光学元件.优化了腔内净色散和光纤长度等参数,模拟了脉冲在激光腔内的演化特性,得到了典型的自相似脉冲运行区域及特点.在最佳自相似脉冲运行区域内,得到了能量约为7 nJ、脉宽约11 ps、线性啁啾的抛物脉冲.比较了不同腔内净色散条件下输出脉冲的特点,给出了三阶色散对输出脉冲的影响. 关键词： 自相似脉冲 非线性偏振旋转锁模 耦合非线性薛定谔方程 数值模拟     

超短光脉冲在光纤中传输计算机模拟计算的研究

本文提出了一种研究超短光脉冲在介质中传输特性的简单的计算机计算方法.用该方法得到了正色散光纤中的频率调制、频谱加宽和方波自成形,以及负色散光纤中的一、二、三阶孤子传输.其数值计算结果与解非线性薛定谔方程的数值结果完全一致.     

基于高能量耗散型脉冲掺铒光纤激光器的实验研究

在正色散掺铒光纤激光器中,利用非线性偏振旋转技术实现自启动锁模,得到了具有极大光谱宽度的高能量、无波分裂耗散型脉冲.该耗散型脉冲的形成是腔内增益、损耗、非线性偏振旋转、正色散和其他非线性效应等共同作用的结果,其形成机理与传统的负色散激光器完全不同.当抽运功率为500mW时,该类型脉冲的光谱覆盖了1530—1660nm范围,半高全宽光谱宽度可达42nm以上.脉冲具有极大的正啁啾,其时间带宽积为483,而单脉冲总能量最大可达34.4nJ.     

全正色散耗散孤子掺镱光纤激光器

研究了一种基于非线性偏振旋转被动锁模没有进行色散管理的全正色散掺镱光纤激光器,在无外加滤波器的情况下实验产生了锁模耗散孤子脉冲.耗散孤子的形成是激光器中正光纤色散、非线性效应、腔传输、增益饱和和滤波效应综合作用的结果.实验产生的锁模耗散孤子脉冲能量达1.1nJ.此外,对激光器的数值模拟结果与实验结果相一致,证实了全正色...     

Rapid numerical difference recurrent formula of nonlinear Schrödinger equation and its application

In this paper, a rapid numerical difference recurrent formula, in which it has been taken that the chromatic dispersion and the nonlinearity act together along each fiber segment, is established in the time domain by applying a Maclaurin expansion to the differential form of the nonlinear Schrödinger equation (NLSE) in the frequency domain. The calculated results by using the established formula are contrasted with the known analytical results and the results of the split-step Fourier method (SSFM) and indicated that the rapid numerical difference recurrent formula is very accurate and more reasonable because it abandons an assumption that the dispersive and nonlinear effects can be assumed to act independently as the optical field propagates over each fiber segment. It has been concluded that the established formula in this paper is a scientific, reasonable and effective numerical method for the study of light pulse propagation in a nonlinear optical medium.     

Performance Analysis of High-speed Optical Pulse Transmission in Dispersion-managed Nonlinear Birefringent Fiber Using Quantum Well Laser Diode Sources

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＳｉｎｃｅＣ .Ｄ .Ｐｏｏｌｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄｐｈｅｎｏｍｅｎｏｌｏｇｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈｔｏａｎａｌｙｚｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ (ＰＭＤ) [1] ,ｍａｎｙｍｏｄｅｌｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｆＰＭＤｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎＲｅｆ.[2 ].Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｍｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅ ｐｕｌｓｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｉｄｅａｌｐｕｌｓｅｓ,ｓｕｃｈａｓｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＧａｕｓｓｉａｎｐｕｌｓｅ ,ｓｅ…     

Performance Analysis of High-speed Optical Pulse Transmission in Dispersion-managed Nonlinear Birefringent Fiber Using Quantum Well Laser Diode Sources

This paper analyzes the high bit-rate optical pulse trasmission in single mode optical fiber with chromatic dispersion, polarization mode dispersion (small random birefringence) and nonlinearity. Numerical method employed can precisely describe their interactive effect on transmission performance. Different dispersion maps and the related performance are analysed. Various simulation results and discussion are given. The results show that chromatic dispersion compensation should be carefully designed. Appropriate dispersion management can also alleviate the effect of polarization mode dispersion.     

偏振模色散补偿控制中偏振度技术的性能

基于主偏振态理论，导出了光信号偏振度的解析表达式.并对40 Gb/s光传输系统中的信号偏振度受各种因素的影响进行了数值模拟，包括啁啾、脉冲形状、脉冲宽度、自发辐射噪声以及消光比等.结果表明，偏振度技术能有效地监测和控制40 Gb/s系统中小于37.5 ps的偏振模色散.而且发现就最大化偏振度技术对差分群延时的容许范围而言，脉冲的1/e强度半宽取0.45个位宽（11.25 ps）是最优的.     

光纤偏振效应导致脉冲展宽的解析模型

在10Gb／s,尤其是40Gb／s以上高速光纤通信系统中,光纤的偏振特性已成为限制系统传输距离的主要因素之一。光纤的偏振效应主要包括偏振模色散和偏振依赖损耗。而脉冲均方根展宽是判断信号传输性能的一个主要物理量。本文讨论了光纤线路偏振模色散与偏振相关损耗的相互作用及对信号脉宽的影响。给出了线路偏振模色散矢量和偏振相关损耗矢量之间的关系式,并基于严格的数学方法,导出了在光纤偏振模色散和偏振相关损耗共同作用下的信号均方根脉宽变化的解析形式,同时考虑了光纤色散,啁啾等。该模型可用于分析高阶偏振模色散和偏振相关损耗,任意线性光纤通信系统脉冲展宽分析。     

PMD compensation via real-time phase retrieval from spectral interference

We present a technique for pulse recovery based on real-time measurement of the differential optical phase spectrum from spectral interference patterns. Using a phase retrieval algorithm we can obtain accurate all order polarization mode dispersion (PMD) information for the optical signal and correspondingly compensate the impairment in optical transmission lines. Linear PMD is accurately extracted from measurements, and analytical simulations show recovery of pulses distorted by higher order PMD.     

双折射光纤中偏振复用技术的三阶色散抑制和补偿

针对三阶色散对零色散波长附近光脉冲偏振复用技术的破坏作用，提出了使用色散平坦光纤来抑制三阶色散的影响。然而用色散平坦光纤只能在脉冲短距离传输时有效，故提出用正负三阶色散交替的光纤补偿三阶色散对光脉冲偏振复用技术的影响。研究发现该补偿方案能有效地抵消线路的总三阶色散，实现了偏振脉冲长距离稳定传输。