光纤色散参量对光孤子系统传输性能的影响

采用计算机系统仿真方法研究光纤色散参量对应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器并采用平均孤子传输方案的光孤子通信系统传输性能的影响。研究结果表明：由于相敏光放大器增益的相敏特性．光纤色散导致孤子脉冲主瓣幅度下降,脉宽展宽,出现旁瓣。光纤色散值越大,经长距离传输后,孤子脉冲主瓣的幅度下降和脉宽展宽越显著;旁瓣的幅度越高,宽度越大。显然。对这种系统,要实现长距离传输,必须采用较低色散系数光纤。     

色散缓变光纤的非线性啁啾效应

由于光孤子在光纤中传输受到啁啾效应等多种因素的影响 ,使孤子脉宽展宽 ,光脉冲在终端变得不可检测 ,严重影响误码率 ,所以研究不同因素对孤子脉宽的影响有其重要意义。本文求解了色散缓变光纤中含频率非线性啁啾效应的NLS方程 ,由得到的孤子解讨论了非线性啁啾效应和色散缓变效应对孤子脉宽的影响 ,由此说明 ,色散缓减效应等效长距离分布参数光纤放大器的增益 ,它导致非线性效应增加 ,孤子进一步被压缩 ,非线性啁啾效应使孤子在z值较小时 ,其脉宽收缩 ,在z值较大时又使孤子脉宽展宽。     

放大器间距对应用相敏光放大器的平均光孤子系统传输性能影响的研究

本文采用计算机系统仿真方法,研究了相敏光放大器(PSA) 作为在线放大器时光孤子系统中放大器间距对系统传输性能的影响,研究了平均孤子传输方案.仿真结果表明：当放大器间距与色散距离比值小于0.1时,系统能够保持良好的传输性能;在比值大于0.1情况下,系统的传输性能劣化较快.这是由于PSA增益的相敏特性导致孤子脉冲能量的损失所引起的.采用微调放大器增益的方法能在一定程度上补偿PSA放大导致的孤子能量损失,但这种改善是以增大孤子脉冲旁瓣幅度为代价的.     

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.     

相敏光放大器对光纤偏振模色散进行补偿的探讨

根据耦合非线性薛定谔方程,在考虑偏振模色散的情况下,采用数值方法仿真了含有相敏光放大器的高速光纤传输系统性能,获得了一组优化参量.仿真结果表明,相敏光放大器对于光纤偏振模色散的影响有一定的补偿作用.     

分布式EDFA中受激喇曼散射对光孤子脉冲传输的影响

本文用数值方法研究了透明传输下,受激喇曼散射(SRS)对由分布式掺饵光纤放大器(d-EDFA)级联的传输线中传输的光孤子脉冲的泵功率、孤子脉冲平均功率演化、均方根脉宽谱宽积、孤子系统的能量辐射、以及对光孤子传输稳定性的影响.结果表明:SRS降低了系功率,减弱了孤子平均功率起伏,有利于光孤子传输,但也使孤子脉(谱)宽展宽,增大了孤子系统的能量辐射,对孤子传输稳定性产生不良的影响.     

用变分法研究高阶色散和五阶非线性对高斯脉冲在光纤中传输特性的影响

从修正的非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了在高阶色散和五阶非线性共同作用情况下高斯型脉冲参量随传输距离的演化方程组;求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系;并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解和脉冲中心位置随传输距离的演化规律;描绘了高阶色散和五阶非线性下,脉宽随传输距离演化的图形.结果表明:光纤中的高阶色散和五阶非线性都会影响高斯型脉冲各个参量的演化,但脉宽和振幅间的绝热关系并未改变.高阶色散使高斯型脉冲的脉宽展宽,五阶非线性使高斯型脉冲的脉宽压缩,它们对脉宽或初始啁啾的影响可以在一定程度上抵消,从而有可能使脉冲近似实现保形传输.     

导引中心“呼吸”孤子传输理论及数值分析

采用导引中心理论分析了色散管理孤子系统,证明了色散控制孤子（DMS）传输的稳定性,同时,给出了"呼吸"色散管理孤子的稳定传输条件.结合数值计算方法研究了DMS参量如幅度、脉宽、啁啾以及脉冲能量在色散管理周期内演化特性,该结果传输系统的稳定传输的特性,从而不但验证了导引中心"呼吸"孤子传输理论的结果,而且证明DMS在不同的平均路径色散条件下的鲁棒性.     

光通信 光传输、通信理论

TN911 2006043527导引中心“呼吸”孤子传输理论及数值分析=Transmissiontheory of guiding-center“breathing”soliton andits numer-ical analysis[刊,中]/徐铭(深圳大学信息工程学院新技术研究中心.广东,深圳(518060)) ,吉建华…∥光子学报.—2006 ,35(4) .—573-577采用导引中心理论分析了色散管理孤子系统,证明了色散控制孤子(DMS)传输的稳定性,同时,给出了“呼吸”色散管理孤子的稳定传输条件。结合数值计算方法,研究了DMS参量如幅度、脉宽、啁啾以及脉冲能量在色散管理周期内的演化特性,该传输系统的稳定传输特性,从而不但验证…     

偏振模色散影响色散控制孤子传输的理论研究

采用变分法分析高速色散控制孤子在双折射光纤中的传输规律。首先建立了色散控制孤子在双折射光纤中的扰动传输模型 ,然后解析了偏振模色散影响下色散控制孤子各参量的传输演化规律 ,最后对解析结果进行了计算。研究结果表明 ,偏振模色散参量对色散控制孤子能量、脉宽的演化影响很大 ,当偏振模色散很大时 ,如Dp>0 .3ps/km1/ 2 时 ,必须考虑采用某些在线控制手段来有效抑制偏振模色散对传输系统的影响 ,然而 ,当Dp≤ 0 .1ps/km1/ 2 时 ,系统几乎不受影响 ,同时本文还证明了色散控制孤子抗偏振模色散扰动的能力强的这一特点。为研究偏振模色散对高速非线性传输系统、特别是色散控制孤子传输系统的影响提供了理论依据和研究方法。     

啁啾高斯脉冲通过增益色散介质的传输特性

采用复数波数定义和衍射积分方法,研究了啁啾高斯脉冲在增益色散介质中的传输特性,给出了介质增益谱为洛仑兹分布时的频谱分布以及时空分布的传输解析公式,详细分析了传输过程中光场的频谱和时空分布、脉宽和频谱变化以及谱移等特性。结果表明,啁啾高斯光束在介质中传输时其时间波形仍保持高斯分布不变,但在传输过程中其脉宽会发生变化。在传输过程中,啁啾参量会影响谱宽的减小程度以及谱移的幅度。啁啾参量越大,脉宽展宽和谱宽压窄的效果越明显,同时,随着传输距离的增大,光谱谱移也越明显。对于给定的啁啾参量,随着传输距离的增大,谱移将最终趋于一恒定值。     

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。     

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.     

反常色散平坦光纤产生平坦宽带超连续谱的数值研究

通过数值计算，对反常色散平坦光纤中高阶孤子压缩效应产生超连续谱进行了系统、深入的研究. 结果表明，反常色散平坦光纤的色散参量二阶微分常量、峰值色散参量及抽运脉冲的脉宽、孤子阶数对该种光纤中平坦超连续谱的形成及所需光纤长度的选取都有着非常重要的影响；进一步研究表明，超连续谱的展宽机理主要来自脉冲的自相位调制效应和群速度色散的共同作用,高阶非线性效应对超连续谱的产生不起决定性作用，在计算中完全可以忽略. 关键词： 反常色散平坦光纤 超连续谱 自相位调制效应 群速度色散     

负啁啾脉冲在正负色散光纤中传输特性研究

对负啁啾脉冲在正常色散光纤中传输特性进行了数值分析和实验研究，数值分析与实验结果基本一致。数值分析和实验证明正常色散光纤不仅能压窄负啁啾的脉宽而且能压窄频谱，采用正常色散光纤消啁啾后用色散位移光纤为传输媒质成功地进行了一阶和高阶孤子传输。     

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。     

类明孤子在光纤中传输特性的变分研究

应用变分法,研究了微扰对类明孤子在光纤巾非线性传输特性的影响,导出了类明孤子脉冲参量演化的动力学方程。它统一了在单模光纤、色散缓变光纤或色散控制光纤中类明孤子脉冲参量演化的动力学方程。在此基础上,计算了色散缓变光纤中的线性高阶色散微扰。结果表明：线性高阶色散对类明孤子脉冲的位置和相位有影响,而对振幅、宽度和啁啾没有影响;光纤色散缓变对类明孤子脉冲的所有参量均有影响。     

色散缓变光纤中飞秒孤子压缩与稳定传输

运用数值方法研究了色散缓变光纤中飞秒基本孤子的传输特性，发现基本孤子脉冲不仅能被压缩，而且压缩光脉冲能保持脉宽不变转输即稳定传。光脉冲压缩过程中，发现三阶色散效应有较大的影响。适当地选取色散缓变光纤结构参数可能获得高质量的超短压缩光脉冲。对压缩光脉冲稳定伟机理探索表明，光纤二阶色散纵向变化率，三阶色散与喇曼自散射效应共同作用导致压缩光脉冲稳定传输。     

色散补偿和色散位移光纤实现光脉冲压缩

根据超短光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔方程，模拟了不同色散参量情况下色散补偿和色散位移光纤对增益开关半导体激光器产生的光脉冲的压缩，给出了光脉冲在经过色散补偿光纤前后的啁啾曲线。结果表明，使用色散参量D分别为-150，-180和-20ps/(nm·km)的色散补偿光纤可以实现其他脉冲压缩方法的压缩效果，最大压缩因子达到6.09，但色散参量越大，所需光纤长度就越短。此外，脉冲经过色散补偿光纤后线性啁啾几乎为零。还利用色散位移光纤对脉冲进行孤子压缩，脉冲宽度由最初的45ps减小到1.23ps。指出采用这2种光纤相结合的方法可以对光脉冲实现高效压缩。     

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。