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     

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.     

随机双折射光纤中孤子相互作用及控制

利用分步傅里叶方法,对随机双折射光纤孤子传输进行了数值模拟,研究了多孤子间相互作用;分析了随机双折射现象对孤子传输的扰动机制、稳定性以及辐射能量特性.结果表明:随机双折射引起孤子传输不稳定,增强了孤子间相互作用,导致孤子能量辐射并随传输距离增大.引进非线性增益增强滤波器的控制作用可以有效地抑制随机双折射的对孤子相互作用的影响.     

拉曼增益对高双折射光纤中孤子俘获的影响

从高双折射光纤中含有拉曼效应和自陡峭效应的非线性薛定谔方程出发,利用快速分步傅里叶变换,模拟了孤子的两个正交偏振分量的演化,分析了拉曼增益和自陡峭效应对孤子俘获的影响。结果发现:当群速度失配较小时,拉曼增益增大了孤子俘获的阈值;当群速度失配较大时,拉曼增益破坏了孤子传输。自陡峭在群速度失配较大时才有明显的影响,此时快轴向慢轴发生能量转移,且当输入脉冲振幅N较大时,两脉冲彼此俘获。     

非线性饱和性对双折射光纤中孤子传输特性的影响

本文采用拉格朗日近似方法讨论了非线性的饱和性对双折射光纤中孤子传输特性的影响,给出了存在非线性的饱和性时入射到双折射光纤中的光脉冲演化成束缚孤子对的阈值条件。研究结果表明,与不计入非线性的饱和性相比,在计入非线性的饱和性时,入射脉冲的振幅阈值要增大。     

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.     

非均匀光纤系统中高阶效应对拉曼脉冲产生的影响

从含三阶效应和自陡峭效应的变系数耦合非线性薛定谔方程(CNLS)出发,采用分步傅里叶数值算法,仿真模拟了光孤子在光纤中传输时的演变,探析三阶效应以及自陡峭效应对拉曼脉冲产生的影响。结果表明自陡峭效应改变了孤子的传输特性,破坏孤子的传输周期,导致孤子随着传输距离的增加而衰减,使得大部分能量从泵浦脉冲前沿转移到拉曼脉冲,使拉曼脉冲变为孤子脉冲在光纤中传输。     

随机双折射对光孤子传输影响的研究

利用对称分步傅里叶法,数值模拟了光孤子在双折射光纤中的传输特性,分析了孤子脉冲两正交偏振分量的群速度失配对孤子传输产生的影响.结果表明,当光纤的双折射较小时,两偏振分量的脉冲强度变化不大,孤子基本能够保形传输;当光纤的双折射较大时,两偏振分量脉冲很快展宽,强度迅速减小,孤子不能够保形传输;如果光纤的双折射具有随机性,孤子传输的两偏振分量脉冲强度会随着传输距离有强弱不规则的变化,但是两偏振分量的强度变化互相补充,合成强度没有太大的变化,孤子能够稳定的传输;孤子间没有相互作用影响的传输距离随着光纤随机双折射偏振分量群速失配的增大而变小;通过选择恰当的振幅比,传统的不等振幅法仍然能够有效地抑制孤子间的相互作用.     

随机双折射对光孤子传输影响的研究

利用对称分步傅里叶法,数值模拟了光孤子在双折射光纤中的传输特性,分析了孤子脉冲两正交偏振分量的群速度失配对孤子传输产生的影响.结果表明,当光纤的双折射较小时,两偏振分量的脉冲强度变化不大,孤子基本能够保形传输|当光纤的双折射较大时,两偏振分量脉冲很快展宽,强度迅速减小,孤子不能够保形传输|如果光纤的双折射具有随机性,孤子传输的两偏振分量脉冲强度会随着传输距离有强弱不规则的变化,但是两偏振分量的强度变化互相补充,合成强度没有太大的变化,孤子能够稳定的传输|孤子间没有相互作用影响的传输距离随着光纤随机双折射偏振分量群速失配的增大而变小|通过选择恰当的振幅比,传统的不等振幅法仍然能够有效地抑制孤子间的相互作用.     

拉曼增益对高双折射光纤中暗孤子俘获的影响

从高双折射光纤中含有拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程出发, 利用拉格朗日方法, 推导出了暗孤子俘获的阈值, 并利用快速分步傅里叶变换, 模拟了孤子的两个正交偏振分量的演化, 对比了两种方法得到的阈值, 探究了暗孤子俘获受拉曼增益的影响. 研究发现解析解所得阈值比数值解偏小, 且群速度失配越小时, 二者符合得越好; 并且拉曼增益减小了暗孤子的俘获阈值, 当平行拉曼增益增大时, 俘获阈值减小加快.     

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。     

Nonlinear tunneling of optical soliton in 3 coupled NLS equation with symbolic computation

We investigated the soliton solution for N$N$ coupled nonlinear Schrödinger (CNLS) equations. These equations are coupled due to the cross-phase-modulation (CPM). Lax pair of this system is obtained via the Ablowitz–Kaup–Newell–Segur (AKNS) scheme and the corresponding Darboux transformation is constructed to derive the soliton solution. One and two soliton solutions are generated. Using two soliton solutions of 3 CNLS equation, nonlinear tunneling of soliton for both with and without exponential background has been discussed. Finally cascade compression of optical soliton through multi-nonlinear barrier has been discussed. The obtained results may have promising applications in all-optical devices based on optical solitons, study of soliton propagation in birefringence fiber systems and optical soliton with distributed dispersion and nonlinearity management.     

准光孤子特性及其通信技术研究

对准光孤子理论进行了研究，用一个合适的、持续的色散管理方法，从一个修正的非线性薛定谔方程得到一个精确解，用这个解构造一个非线性稳定的准光孤子脉冲。用数值模拟的方法得出了准光孤子和光孤子的波形。结果表明：准光孤子几乎具有光孤子的全部优点，其脉冲宽度比光孤子要小很多，并且准光孤子的脉冲宽度可以通过调节光纤的结构参数来进行调整，准孤子能够在光纤中稳定地实现长距离传输，而且能够很好地克服由孤子的固有特性造成的对通信容量的限制，所以准光孤子有望成为下一代通信系统的最佳信号载体。     

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。     

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。     

高阶效应对光纤系统中孤子和艾里脉冲传输特性影响的数值研究

以变系数耦合高阶非线性薛定谔方程为理论模型,采用分步傅里叶方法,讨论了孤子和艾里脉冲在光纤中的传输特性。研究表明三阶色散、自频移和自陡峭效应导致孤子和艾里脉冲所分离出的俘获孤子的中心位置发生偏移,且三阶色散会影响俘获孤子的强度,并讨论了两脉冲的中心位置及强度对艾里脉冲截断系数的依赖关系。     

利用相位共轭与色散配置实现具有大占空比和大放大器间隔的长距离光孤子传输

在用光纤放大器补偿损耗的光纤传输线中，用负色散光纤与正色散光纤或色散补偿器件交叉配置，并使传输线中光纤的有效色散适当大于（与平均孤子对应的）理论值，同时在传输线中周期地使用相位共轭器，可以在把放大器间隔提高到与常规光纤通信相同的条件下有效地削弱孤子之间的互作用。本文对实现速率为２５Ｇｂｉｔ／ｓ、占空比为１／２、光放大器间隔为１００ｋｍ、传输距离大于６０００ｋｍ的光孤子传输作出了数值论证