超高斯型光脉冲在零色散区传输特性的研究

根据超短脉冲在光纤中传输所遵从的高阶非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法模拟了超高斯型超短脉冲在光纤中的传输演化.在零色散区对损耗、高阶色散、高阶非线性、啁啾等因素对光脉冲传输的影响进行分析并得出了一些结论:损耗对传输脉冲的形状影响比较小基本上可以忽略,对脉冲的幅度影响比较大.一阶孤子传输一段距离后稳定时的幅度和脉宽在传输时基本不变,是进行光孤子通信的理想载体,而高阶孤子在开始传输和传输过程中的幅度和脉宽变化较大.当这些因素共同作用时,对脉冲的传输特性有较大的影响.但通过合理的选择各个影响因素的参量,能得到一个比较适于信息传输的高阶孤子脉冲.这对通过提高入射光脉冲功率使光脉冲在光纤中形成高阶孤子来提高两光中继器之间的中继距离的研究有一定的参考意义.     

高阶非线性对双折射光纤中亮孤子成形的影响

本文采用拉格朗日近似方法讨论了高阶非线性对双折射光纤中亮孤子传输特性的影响,给出了计入五阶非线性时入射到双折射光纤中的光脉冲演化成束缚亮孤子对的阈值条件。研究结果表明,与不计入高阶非线性的情形相比,正的高阶非线性减小入射脉冲演化成束缚亮孤子对的振幅阈值;负的高阶非线性的存在,不仅提高了入射脉冲演化成束缚亮孤子对的振幅阈值,而且还存在着入射脉冲演化成束缚亮弧子对的振幅上界。     

高阶非线性对双折射光纤中亮孤子成形的影响

本文采用拉格朗日近似方法讨论了高阶非线性对双折射光纤中亮孤子传输特性的影响，给出了计入五阶非线性时入射到双折射光纤中的光脉冲演化成束缚亮孤子对的阈值条件。研究结果表明，与不计入高阶非线性的情形相比，正的高阶非线性减小入射脉冲演化成束缚亮孤子对的振幅阈值；负的高阶非线性的存在，不仅提高了入射脉冲演化成束缚亮孤子对的振幅阈值，而且还存在着入射脉冲演化成束缚亮弧子对的振幅上界。     

高阶非线性薛定谔方程的一个新型孤波解

给出了高阶非线性薛定谔方程的一个新型孤波解, 该解描述了满足一定参数条件时光纤中超短光脉冲的传输, 解的表达式可以表示为亮孤子和暗孤子和的形式. 同时利用分步傅里叶方法在一定微扰条件下对脉冲传输进行了数值模拟.     

高阶效应影响下高阶孤子在超常介质中的传输特性研究

基于描述超短脉冲在超常介质中传输的非线性薛定谔方程,本文数值研究了高阶效应影响下高阶亮、暗孤子在超常介质中的传输情况。数值模拟表明,三阶色散和自陡峭效应都会引起高阶孤子的分裂和辐射,破坏高阶亮孤子周期性演化特性,导致高阶暗孤子分裂出的灰孤子不对称;孤子的阶数越高,三阶色散和自陡峭的影响越大。利用超常介质可控的色散和非线性特性,通过调节三阶色散和自陡峭效应的系数,发现超常介质中可以基本支持二阶亮孤子、二阶暗孤子和三阶暗孤子的稳定演化。本文的研究结果为将来进一步研究超常介质中高阶亮、暗孤子的存在及传输特性提供了一定的参考价值。     

强双折射光纤中暗孤子的传输特性研究

从光纤双折射参量、背景光宽度、孤子脉冲宽度三方面探讨暗孤子在双折射光纤中远距离传输特性研究表明:相对于亮孤子,暗孤子对光纤双折射的自适应能力较弱;背景光宽度越大,暗脉冲与背景光对比度越好,暗孤子越能保持原来黑孤子状态;暗孤子脉冲宽度越大,偏振脉冲之间的差分群时延越大,诱导的灰孤子震荡结构越明显,越不利于暗孤子远距离传输.     

飞秒啁啾孤子在线性色散平坦光纤中的相互作用

采用分步傅里叶方法数值研究了在线性色散平坦光纤反常色散区等幅同相孤子脉冲相互作用受高阶色散、拉曼效应、光纤损耗和啁啾参量C等的影响规律。多孤子脉冲在线性和凸形色散平坦光纤中传输100个孤子周期后仍具有孤子特性。在线性色散平坦光纤,多孤子脉冲相互作用受三阶色散影响较严重,三阶色散使各脉冲产生较大的色散波和线性时延;更高阶色散的影响可以忽略;拉曼效应使脉冲产生较大的非线性时延;啁啾加强了脉冲间相互作用;光纤损耗减弱了脉冲间相互作用。     

拉曼增益对孤子传输特性的影响

利用考虑拉曼增益效应的非线性薛定谔方程, 在忽略光纤损耗的情况下, 采用基于MATLAB的分步傅里叶数值算法, 得出线性算符和非线性算符具体的表达式, 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.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. 关键词： 拉曼增益 孤子 对称分步傅里叶法 非线性薛定谔方程     

高阶效应影响下亮孤子在超常介质中的传输特性

基于描述超常介质中超短脉冲传输的理论模型,解析得到了超常介质中几种形式的精确亮孤子解及其存在条件.在无损耗的Drude模型下,分析了由于色散的介电常数和磁导率而导致的各阶色散与非线性效应,尤其是高阶效应对亮孤子传输特性的影响.结果表明,高阶色散和高阶非线性效应在亮孤子的形成和传输特性方面起着至关重要的作用.     

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.     

耦合复变系数Ginzburg-Landau方程的啁啾类孤波对传输特性研究

通过对耦合复变系数Ginzburg-Landau方程所描述的非线性光纤系统的研究,分别数值分析了啁啾类亮-暗和啁啾类暗-暗两组孤波对在这种非线性光纤中传输的稳定性.在加入非线性增益(损耗),和增益带宽限制放大(滤波的谱限制)效应后,耦合啁啾孤子对的特点是暗孤波在反常群速度色散区,亮孤子在正常群速度色散区时可以稳定传输.并进一步讨论了加入振幅微扰和白噪声微扰对孤子传输稳定性的影响.     

五阶克尔非线性光纤放大器中光脉冲的传输特性

以变系数高阶非线性薛定谔方程为理论模型,对光脉冲在具有五阶非线性克尔效应光纤放大器中的传输特性进行了研究.在加入振幅微扰、相位扰动、噪声微扰的情况下,数值模拟了亮孤波、灰孤波和黑孤波在光纤系统中的传输稳定性,并且讨论了孤子间的相互作用.数值模拟结果表明:在有限的微扰下,三种光脉冲具有良好的传输稳定性.     

压缩平稳重调脉冲的色散渐减光纤的设计

文章根据平稳重调脉冲(SRP)在梳状光纤(CPF)结构中的压缩原理,对色散渐减光纤(DDF)的色散特性进行设计,结果发现该色散渐减光纤的色散特性呈线性递减.对于平稳重调脉冲其压缩比与功率比等于光纤始末两端二阶色散系数的比值.当色散渐减光纤的斜率足够小时,无啁啾基阶孤子可以近似为平稳重调脉冲,当色散渐减光纤的色散斜率较大时,无啁啾基阶孤子不能近似为平稳重调脉冲.当基阶孤子带有与光纤色散斜率成正比的线性啁啾时,脉冲的压缩比与功率比更接近于光纤始末两端二阶色散系数的比值.说明带有线性啁啾的基阶孤子比不带啁啾的基阶孤子更接近于平稳重调脉冲. 关键词： 平稳重调脉冲(SRP) 梳状光纤(CPF) 色散渐减光纤(DDF) 色散递减表达式     

一种基于非线性光纤环镜开关特性的超短光孤子产生方法

提出了一种利用非线性光纤环镜的开关特性将连续波同时转化为亮孤子和暗孤子的新方法 ,即让连续波和另一波长的调制脉冲串共同耦合入光纤环镜 ,交叉相位调制使得一部分连续波被环镜透射 ,其余部分被反射 ;再让透射波和反射波分别在反常色散光纤和正常色散光纤中传输 ,自相位调制和群速度色散之间的相互作用使得透射波和反射波分别演化为亮、暗孤子。数值计算表明 ,该方法不仅可产生脉宽比调制脉冲窄、重复频率比调制脉冲高的亮孤子和暗孤子 ,而且几乎可将全部的连续波能量转化为孤子能量。     

数值模拟高阶色散和非线性对光孤子传输的影响

光孤子传输中的高阶色散以及高次非线性效应是光纤通讯发展的重要制约因素。从光孤子在光纤中的一般传输方程出发, 在较大的入纤功率的前提下, 综合考虑了高阶色散、五次非线性和损耗因素, 得到其具体传输方程, 并据此从理论上分析了高阶色散和非线性对光孤子传输性能的影响。本文采用分步傅里叶方法, 以MATLAB为实现工具, 实现高阶色散和非线性对光孤子传输影响的模拟计算, 并深入分析了高阶色散和非线性导致的孤子脉冲频移现象。计算结果表明: 在入射功率较大的时候, 高阶色散效应不可忽略。当五次非线性γ2>0时,孤子脉冲主峰发生微小频移; 而当五次非线性γ2<0时, 孤子脉冲主峰基座产生微小频移; 当高阶色散β3>0时频率出现红移, 而当β3<0时, 频率出现蓝移。     

一种基于非线性光纤环境开关特性的超短光孤子产生方法

提出了一种利用非线性光纤环境的开关特性将连续波同时转化为亮孤子和暗孤子的新方法,即让连续波和另一波长的调制脉冲串共同耦合入光纤环境,交叉相位调制使得一部分连续波被环境透射,其余部分被反射,再让透射波和反射波分别在反常色散光纤和正常色散光纤中传输,自相位调制和群速度色散之间的相互作用使得透射波和反射波分别演化为亮,暗孤子,数值计算表明,该方法不仅可产生脉宽比调制脉冲窄,重复频率比调制脉冲高的亮孤子和暗孤子,而且几乎可将全部的连续波能量转化为孤子能量。     

单模光纤中基于暗孤子交叉相位调制的亮脉冲压缩

对单模光纤正群速色散区中基于暗孤子交叉相位调制的亮脉冲压缩进行了定量计算和详细分析，结果表明，亮脉冲的压缩程度与昱孤子相对于亮脉冲的初始峰值功率有关，初始相对峰值功率愈高，亮脉冲的压缩比和压后的峰值功率愈高，同时所需的光纤长度愈短，对于给定的初始条件，光纤长度存在一最佳值，在最佳长度处，压缩后的亮脉冲峰值功率最高，宽度最窄。     

光纤激光器中亮暗孤子对的传输特性

基于简化的光纤激光器模型,采用分步傅里叶方法,数值研究亮暗孤子对在光纤激光器中的传输特性。研究结果表明,在光纤激光器中,亮暗孤子对是否稳定存在与群速度色散有关,亮暗孤子对在零色散区可以保持波形不变的稳定传输。同时亮暗孤子对受光纤激光器的小信号增益系数、饱和能量、初始脉宽、偏振角度等因素的影响。小信号增益系数越大,饱和能量越大,则亮暗孤子对的峰值强度越大,脉宽越窄。当峰值强度增加到一定程度,亮暗孤子对发生分裂。偏振控制器可以控制亮暗孤子对的输出。本研究结果可为光纤激光器中亮暗孤子对信号源的产生研究提供一定的理论依据。     

双折射光子晶体光纤中基于孤子分裂的超连续光谱产生

利用亚纳焦量级、脉冲宽度为100 fs的激光脉冲在双折射光子晶体光纤中获得了450—1050 nm 的超连续光谱,且超连续光谱具有明显的分立峰状结构.分析了光谱中分立峰状结构产生的物理机制,抽运光波长处于接近零色散波长的反常色散区,形成高阶光孤子,由于高阶非线性和高阶色散的影响,高阶孤子分裂成多个基孤子,使初始光谱上演化出红移的光孤子成分和蓝移的色散波成分.理论模拟了飞秒激光脉冲在光纤中的色散特性和传输特性,较好地解释了实验结果. 关键词： 光子晶体光纤 超连续光谱产生 孤子分裂 脉冲俘获     

色散缓变光纤中飞秒高阶孤子脉冲的增强压缩

提出了一种利用孤子绝热放大效应与高阶孤子脉冲压缩效应相结合来压缩飞秒高阶孤子的新方法.通过数值模拟方法证明,采用三阶色散为负的色散缓变光纤压缩高阶孤子,可利用喇曼散射效应与负三阶色散的相互作用,消除正三阶色散对光脉冲压缩产生的不利影响,增加压缩比,提高压缩后光脉冲的质量.研究表明,在色散缓变参量一定的情况下,孤子阶数越高,所需最佳光纤长度越短、光脉冲的压缩比越大;对于相同功率的孤子光脉冲,光脉冲的压缩比随着色散缓变参量的增大而增大;无论是孤子脉冲还是高斯脉冲都适合于色散缓变光纤中的高阶孤子脉冲压缩.