光传输、通信理论

当皮秒孤子在群色散沿长度方向指数衰减的色散渐变光纤(DDF)中传输时,孤子的群色散和自相位调制保持局域平衡.宽度可以保持不变,用于孤子光通信有其特殊的优越性。但群色散分布满足要求的色散渐变光纤制造难度较大。文章提供了用群色散分段均匀的光纤(称其为阶梯色散渐变光纤)来加以替代的可能性。模拟结果表明,孤子可以在由这样的光纤及滑频滤波器     

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。     

亚皮秒光脉冲在密集色散管理光纤中的传输特性

文章从包含高阶效应的非线性薛定谔方程出发,基于一种二阶和三阶色散都作了完全补偿(零路径平均色散)的光纤级联系统模型,用数值法对亚皮秒(几百飞秒)高斯光脉冲在密集色散管理光纤(放大周期远远大于色散补偿周期,La>>Lc)中的传输特性做了研究.结果表明啁啾化亚皮秒光脉冲在短周期色散补偿光纤中可以实现稳定传输.色散管理的密集化程度越高,即色散补偿周期越短,光脉冲在光纤中传输时的呼吸度越小,前后脉冲间的相互作用也越弱,有利于提高光纤传输系统的性能.此外,由于色散管理孤子的系统功率较小,因此高阶非线性项的影响不大.     

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：     

色散补偿光纤通信系统中孤子之间的相互作用

采用变分原理与位力定理研究了非线性光通信系统色散补偿方案中,相邻孤子之间的相互作用对孤子传输特性的影响。结果表明:在相位匹配与等幅孤子注入时,在普通单模光纤中这两个孤子先相互吸引,而后又相互排斥,显现周期性碰撞的变化规律,形成束缚孤子态,而在色散补偿光纤中传输的孤子之间不发生碰撞;对相位不匹配与等幅孤子注入,孤子之间发生分离;对相位匹配和不等幅孤子注入,在色散补偿光纤中传输的孤子,如果初始间隔φ0越小,应注入较大的初始幅值差η0,以利于孤子的传输。     

色散缓变光纤中的调制不稳定性分析

研究了色散缓变光纤中调制不稳定效应,得到了增益谱与光纤纵向色散参量的一般关系式.结果表明,色散缓变光纤较常规光纤具有较宽的增益谱.选取色散级变光纤的色散参量可以获得较大的增益带宽.数值模拟显示,利用色散缓变光纤中的调制不稳定性可以产生高重复率的基本孤子脉冲串.     

亚皮秒啁啾孤子在凸形色散与线性色散平坦光纤中的传输特性比较

提出采用凸形色散平坦光纤(DFF-CVDP)传输亚皮秒啁啾孤子,利用分步傅里叶方法数值研究了亚皮秒啁啾孤子在DFF-CVDP中的传输特性,并与在线性色散平坦光纤(DFF-LDP)中的传输特性做了比较。结果表明,孤子脉冲在上述两种光纤中传输时,光纤损耗导致了孤子脉冲宽度随传输距离增加稍有展宽,脉冲方均根谱宽随传输距离增加逐渐减小。在DFF-LDP中,脉冲展宽更快,正啁啾对脉冲展宽的影响比负啁啾的影响更大,正啁啾对应的方均根光谱比其他情况下的宽得多。啁啾脉冲时域宽度随传输距离增加出现了衰减振荡,振荡周期和振幅随啁啾参量|C|的增加而增大。光孤子脉冲在两种光纤中传输时域波形保持不变,仍具有孤子特性。在DFF-LDP中,3β使得脉冲光谱红移从而诱导了脉冲时延,负啁啾减弱了3β的作用,正啁啾加强了β3的影响。在DFF-CVDP中传输可以忽略3β的影响。     

色散渐变光纤中相移控制研究

相移控制能有效的避免孤子间的相互作用.通过利用符号计算和双线性方法,本文解析研究用于描述色散渐变光纤传输特点的非线性Schr?dinger方程,并得到该方程的双孤子解.基于所得到的双孤子解,通过研究发现,当色散渐变光纤中的群速度色散呈Gauss型变化时,可以利用该类光纤实现孤子相移控制,从而避免孤子相互作用,提高光通信系统中信号传输质量.此外,本文还将讨论色散渐变光纤中各类参数对相移控制的影响.本文结论还有助于逻辑门和全光开光的研究.     

三阶色散影响下皮秒孤子间的相互作用

对色散位移光纤中三阶色散影响下皮秒孤子之间的相互作用进行数值计算,结果表明该类光纤中孤子之间的相互作用比常规光纤中严重,前者对通信系统性能的影响比后者更大。为此,本文还就色散位移光纤孤子间相互作用的抑制问题提出了新的建议。     

色散缓变光纤中增益系数的取值对皮秒脉冲孤子效应压缩的影响

从描述皮秒光脉冲在色散缓变光纤(FSDD)中所满足的非线性Schro¨dinger方程(NLS)出发,数值模拟了高阶皮秒脉冲在增益系数取值不同的色散缓变光纤中的孤子效应压缩,研究分析了增益系数所产生的影响。计算结果表明,对于孤子阶数确定的光脉冲,增益系数有一最佳取值范围,对应于孤子效应压缩的参量———脉冲压缩比有最佳值。讨论了初始啁啾的影响。     

孤子色散管理传输及其在常规光纤通信中的可行性研究

从描述光纤中孤子脉冲传输的非线性薛定谔（NLS）方程出发，利用对称分步傅里叶方法对方程进行数值求解．研究了色散管理孤子（DMS）在常规光纤中的传输演化特性，分析了色散管理孤子在常规光纤通信系统中的可行性．结果表明，孤子在通过密集周期性搭配具有相反色散系数的光纤中传输，可以降低孤子间的相互作用，使得孤子的传输演化特性得到改善．利用色散管理来对常规光纤中光孤子脉冲之间的相互作用加以抑制，从而提高信息传输的比特率，但必须具有特殊的光纤制造工艺．     

飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输和超连续谱产生

采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生. 计算和分析了高阶色散和非线性效应对超连续谱形状和带宽的影响. 结果表明在光子晶体光纤中产生了孤子自频移现象. 同时也发现脉冲内拉曼散射和自相位调制的联合作用导致了超连续谱中精细结构的出现. 另外，还发现高阶色散和初始光脉冲的峰值功率对超连续谱的带宽和平滑也有直接影响. 关键词： 光子晶体光纤 孤子自频移 超连续谱     

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…

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理论值，同时在传输线中周地使用相位共轭器，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。     

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。     

色散缓变光纤啁啾演变特性

从理论上分析了色散缓变单模光纤中啁啾演变特性。采用储里叶变换法得到了只有群速度色散效应或自相位调制效应时皮秒脉立足点啁啾的解析解，利用数值法模拟了色散缓变光纤中皮秒脉立足点秋演变过程。结果表明：色散缓变光纤中的啁啾比常规光纤中的啁啾小，而且，合理选择光纤色散参数可实现脉冲波形无畸变传输。     

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。     

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     

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     

色散缓变光纤中宽带调制不稳定性谱的产生

本文报道色散缓变光纤中调制不稳定性效应研究.从非线性Schrodinger方程出发,获得了增益谱与纵向色散变化参量和光纤传输距离的一般关系.研究发现,色散缓变光纤中调制不稳定性的增益谱较常规光纤中的宽得多.调节光纤色散纵向变化参量,可以得到较宽的增益谱.该文的研究结果为光纤中利用调制不稳定性产生超短孤子脉冲提供了理论根据.     

双折射光纤中色散管理孤子研究

研究色散管理孤子在双折射光纤中的传输特性.应用变分法分析并给出了双折射光纤中色散管理孤子参量演化的常微分方程.数值分析双折射对孤子参量的影响,分析发现在双折射光纤中色散管理孤子的宽度和啁啾不再是严格周期性变化.在色散管理的同时进行周期性偏振补偿可以消除走离效应,可以产生管理孤子.