光孤子在色散缓变光纤中传输时的等价增益

从准非线性Ｓｃｈｒ?ｄｉｎｇｅｒ（ＮＬＳ）方程出发，导出了色散缓变光纤中光孤子脉冲传输所满足的与常规光纤中含增益效应等价的ＮＬＳ方程，给出了该方程的微扰解析解和光孤子脉冲宽度演化表达式。对于阶跃型单模光纤，得到了光纤几何参数与增益系数之间的一般函数关系。最后采用数值模拟方法模拟了不同色散缓变光纤中光孤子脉冲传输特性，指出色散缓变光纤不仅能补偿光纤损耗对孤子脉冲的展宽效应，而且能压缩光孤子脉冲，因而预计它可能有较广泛的应用前景。 关键词：     

光孤子与光孤子通信

阐述了光纤中光孤子形成的物理机理及光孤子间相互作用对光孤子通信的影响，介绍了光孤子通信的关键技术－孤子脉冲激光器和光孤子放大器，展望了光孤子通信的应用前景。     

以半导体激光器为光源的光孤子传输理论分析

建立了一个包括半导体激光器超短光脉冲产生、法布里－珀罗光谱窗消啁啾、在有损光纤及集总光纤放大器组成的链路中进行非线性传输的整体简化理论模型，并利用这一模型进行了数值模拟计算和分析。结果表明，此模型能较真实地反映入射光纤的光脉冲的时域及频域特性，模拟计算所得的结果与实验结果符合得较好。同时还证明了利用法布里－珀罗光谱窗消啁啾后的准孤子脉冲可以用于光孤子传输。     

以半导体激光器为光源的光孤传输理论分析

建立了一个包括半导体激光器超短光脉冲产生，法布里－珀罗光谱窗消啁啾、在有损光纤及集总光纤放大器组成的链中进行非线性传输的整体简化理论模型，并利用这一模型进行了数值模拟计算和分析，结果表明，此模型能较真实地反映入射光纤的光脉冲的时域及频域特性，模拟计算所得的民实验结果符合得较好，同时还证明了利用法布里－珀罗光谱窗消啁啾后的准孤子脉冲可以用于光孤子传输。     

光学孤子与全光孤子通信

光学孤子通信是利用光纤中的非线性效应消除脉冲的色散，提高传输码率，最近因掺铒光纤放大器的发展，将取代Ｒａｍａｎ放大器而成为光孤子通信系统中最有效的光放大器，使得光孤子通信进入实用阶段。本文对光学孤子的成形机制，性质以及在光纤通信系统中的应用作了深入浅出的介绍。     

掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩I．基本原理

用常规掺铒光纤放大器放大超短光孤子存在一个重大困难。就是在放大过程中光纤非线性效应会引起孤子波形及频谱畸变，使得输出脉冲不再具有孤子特性，从而影响系统性能。提出一种利用掺铒光纤环镜放大超短光孤子的新方法，数值计算表明，该方法不仅可实现无畸变的光孤子放大，而且能同时实现孤子宽度的有效压缩。当宽度为2ps的基阶孤子经过长度为92．6m、增益为14．4dB的环镜后，其峰值功率被放大165倍，脉冲宽度被压缩到0．19ps，时间一带宽积为0．303。脉座能量仅占整个脉冲能量的3．8％，表明由环镜输出的放大脉冲很大程度上具有基阶孤子特性。     

掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩Ⅰ.基本原理

用常规掺铒光纤放大器放大超短光孤子存在一个重大困难 ,就是在放大过程中光纤非线性效应会引起孤子波形及频谱畸变 ,使得输出脉冲不再具有孤子特性 ,从而影响系统性能。提出一种利用掺铒光纤环镜放大超短光孤子的新方法 ,数值计算表明 ,该方法不仅可实现无畸变的光孤子放大 ,而且能同时实现孤子宽度的有效压缩。当宽度为 2 ps的基阶孤子经过长度为 92 .6m、增益为 14 .4dB的环镜后 ,其峰值功率被放大 16 5倍 ,脉冲宽度被压缩到 0 .19ps ,时间带宽积为 0 .30 3,脉座能量仅占整个脉冲能量的 3.8% ,表明由环镜输出的放大脉冲很大程度上具有基阶孤子特性。     

超高速分布放大光孤子传输系统分析

利用微扰理论方法推导了飞秒光孤子脉冲在具有一定带宽限制的分布放大光纤传输系统中传输时，脉冲宽度和频移的变化方程，此方程有稳态解，并得到稳定传输时，脉冲宽度及频移的解析表达式。     

新世纪的非线笥光纤光孤子通信

全面地论述了非线性光纤光孤子通信的发展以及跨世纪发展的光明前景。     

拉曼效应与光孤子通信

光纤孤子通信是一种非线性全光通信,它克服了光纤色散和电子设备响应速度慢等缺点,具有不损失波形,不改变速度,保真度高等优点。在光孤子通信中,一些重要问题是由 Raman 效应来解决的。如光纤受激 Raman 放大是根据光纤中的受激 Raman 效应对光孤子进行能量补偿。本文较为系统地介绍 Raman 效应与光孤子通信。     

光孤子传输的实验研究

本文采用正常色散光纤对增益开关型(GS-DFB)的光孤子源所带的红移啁啾进行补偿,获得接近变换极限的类孤子脉冲,并成功地观测到随功率增加输出脉宽下降的非线性孤子效应。     

Quasi-soliton propagation in dispersion-managed optical fibers

Combination of programmed chirp and dispersion profiles produced a solitonlike nonlinear pulse with a stationary structure (quasi-soliton). The quasi-soliton has more attractive properties than those of a soliton because of its reduced interaction and smaller peak power than a soliton and allows ~100-Gbit / s transmission over a 125-dispersion distance with reasonable power.     

Korteweg-de Vries方程的准孤立子解及其在离子声波中的应用

应用推广的tanh函数展开法,给出了Korteweg-de Vries方程具有准孤立子行为的两组孤子-椭圆周期波解,其中一组为新解.推导了均匀磁化等离子体中描述离子声波动力学行为的Korteweg-de Vries方程,发现电子分布、离子电子温度比、磁场大小、磁场方向对离子声准孤立子的波形具有显著影响.     

具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲

从麦克斯韦方程组出发 ,推导出了具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲在非线性光纤中传输的方程和非线性光纤的折射率。给出了描述具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲在非线性光纤中传输方程的解。研究了在非线性光纤中自相位调制导致具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲频谱展宽 (脉宽压缩 )的详细物理过程。研究了非线性光纤中飞秒光孤子产生的条件     

中红外可调谐大能量飞秒脉冲激光产生

可调谐中红外飞秒光纤激光器具有非常普遍的应用,从而引起了人们的广泛关注。目前,非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应是实现大范围可调谐飞秒脉冲激光的理想方法之一。然而,非线性光纤中其他高阶非线性效应的产生通常会限制拉曼孤子脉冲的能量提升。本文提出了利用有源掺杂光纤作为非线性介质和增益介质实现可调谐大能量中红外飞秒激光脉冲的方法。在理论上研究了有源掺杂非线性光纤中高阶孤子劈裂和孤子自频移效应的产生,以及线性增益对波长移动拉曼孤子能量、脉宽、光谱的影响。结果表明,通过为波长红移的低能量拉曼孤子提供线性增益,孤子脉冲的能量得到了显著提升且保持了其单脉冲特性,脉冲宽度为45 fs,且孤子脉冲的波长可通过所提供的增益进行大范围调谐。因此,利用有源掺杂光纤作为非线性介质是实现大能量可调谐中红外飞秒脉冲激光的一种有效方法。     

拉曼散射与自陡峭效应对皮秒孤子传输特性的影响

通过求解包含拉曼增益和自陡峭效应的高阶非线性薛定谔方程, 运用MATLAB模拟了拉曼增益和自陡峭效应共同作用对孤子脉冲在各向同性光纤中传输特性的影响, 结果表明, 自陡峭效应会导致孤子产生时域位移, 而且会使高阶孤子产生孤子分裂现象. 与此同时, 拉曼增益改变了孤子的传输特性, 抑制了自陡峭效应, 从而导致脉冲宽度增大、脉冲偏移程度减弱、高阶孤子分裂成基阶孤子所需的传输距离增大.     

拉曼增益对双折射光纤中孤子传输特性的影响

本文采用考虑拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程,利用分步傅里叶方法求解并仿真模拟了光孤子脉冲在不同性质的双折射光纤中传输时的演化过程.结果表明,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.     

Nonlocal Optical Spatial Soliton with a Non-parabolic Symmetry and Real-valued Convolution Response Kernel

Based on the picture of nonlinear and non-parabolic symmetry response, i.e., Δn₂(I)≈ρ(a₀+a₁x-a₂x²), we propose a model for the transversal beam intensity distribution of the nonlocal spatial soliton. In this model, as a convolution response with non-parabolic symmetry, Δ n₂(I)≈ρ(b₀+b₁f-b₂f² with b₂/b₁>0 is assumed. Furthermore, instead of the wave function Ψ, the high-order nonlinear equation for the beam intensity distribution f has been derived and the bell-shaped soliton solution with the envelope form has been obtained. The results demonstrate that, since the existence of the terms of non-parabolic response, the nonlocal spatial soliton has the bistable state solution. If the frequency shift of wave number β satisfies 0<4(β-ρb₀/μ)<3η₀/8α, the bistable state soliton solution is stable against perturbation. It should be emphasized that the soliton solution arising from a parabolic-symmetry response kernel is trivial. The sufficient condition for the existence of bistable state soliton solution b₂/b₁>0 has been demonstrated.     

Exact Solutions to Extended Nonlinear Schrödinger Equation in Monomode Optical Fiber

By using the generally projective Riccati equation method, more new exact travelling wave solutions to extended nonlinear Schrödinger equation (NLSE), which describes the femtosecond pulse propagation in monomode optical fiber, are found, which include bright soliton solution, dark soliton solution, new solitary waves, periodic solutions, and rational solutions. The finding of abundant solution structures for extended NLSE helps to study the movement rule of femtosecond pulse propagation in monomode optical fiber.