损耗对屏蔽光伏空间孤子演化特性的影响

研究了晶体损耗对屏蔽光伏空间孤子在加偏压的光伏光折变晶体中演化特性的影响.结果表明,损耗除了造成屏蔽光伏孤子光波振幅的减小外,还造成了孤子横截面的改变.对于明孤子,当入射波光强较低时,横截面随传播距离的增长而不断增大;而当入射波光强较高时,起初横截面不断压缩,而后再膨胀,并在某一传播距离上孤子横截面恢复到入射时的尺寸.对于暗孤子,不论入射光孤子光强的高低,横截面都随传播距离的增长而不断增大.虽然在传播距离足够短时,可以不考虑损耗的影响,但距离较大时,损耗将最终导致孤子崩溃. 关键词： 非线性光学 空间光孤子 光折变效应     

光孤子传输演化的分步傅里叶法研究

光孤子传输的数值仿真研究对其实用化及系统设计具有重要意义。本文详细介绍了分步傅里叶法的基本原理和仿真步骤，并用Matlab语言对光孤子在光纤中的传输演化进行了仿真。讨论了光纤损耗对光孤子传输的影响,并说明当光孤子对在光纤中传播时，距离太近将会产生强烈的相互作用，导致孤子形状发生畸变。最后对掺铒光纤放大器对孤子能量补偿作用做了探讨，指出光孤子通信中主要是色散受限，采用980 nm光源泵浦的EDFA具有较好的效果。     

有损耗存在时光孤子压缩态传输的量子场方程

利用量子光学的热库理论推导出有损耗存在时，光孤子压缩态光纤中传输的量子场方程，改进的量子非线性schrodinger方程，利用这个方程可以讨论光孤子压缩态在光纤中传输的各种性质。     

双光子吸收效应对孤子和孤子对传输的影响

用分步傅立叶变换法求解含双光子吸收效应的光孤子NLS方程,研究了双光子吸收效应对一阶孤子和孤子对传输的影响,发现双光子吸收效应除对孤子产生等效损耗外,还影响了孤子对在传输中的相互作用。在特定的双光子吸收系数条件下双光子吸收效应可以使孤子对平行地向前传输。     

一种改善损耗光纤中皮秒脉冲孤子效应压缩效果的方法

以常规光纤中的皮秒脉冲孤子效应压缩过程为基础,研究了在有无损耗的光纤中初始啁啾对脉冲压缩的影响。研究发现,在损耗光纤中引入初始啁啾能够抵消光纤损耗对孤子效应压缩的负面影响,从而大大改善了脉冲压缩的效果。如果所选取的啁啾值适当,则可以几乎完全抵消光纤损耗的作用,从而使光脉冲呈现出如同在无损耗的光纤中传输时一样。     

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     

Compton散射下多信道平面光波导的空间光孤子开关

应用量子微扰理论和多光子非线性Compton散射模型,对Compton散射下多信道平面光波导的空间光孤子开关进行了研究.结果表明:在横向具有正弦形周期折射率调制的非线性平面光波导的多信道系统中,原先束缚在一个信道中的孤子可以靠由入射和散射光形成的耦合控制光点,通过交叉相位调制横向吸引孤子波束,使孤子从原信道切换到邻近信道,从而实现光孤子开关的功能.控制光点可由耦合光在势谷之间的横向聚焦来实现.散射既能使控制光点的有效强度的阈值和孤子的辐射损耗增大,势垒增高,幅度下降较小,有利于孤子开关的形成;又能使波束展宽较宽,并存在开关被破坏的危险.由此可见,Compton散射下恰当控制入射激光强度是实现孤子开关的关键.     

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：     

强非局域介质中高斯型损耗空间光孤子

 利用变分法研究了1+1维傍轴高斯光束在含有小损耗的强非局域非线性介质中的传输特性，得到了光束各参量的演化方程、束宽的演化规律和一个临界功率。在介质损耗足够小的前提下，当光束初始功率等于临界功率时，得到了一个束宽随传输距离缓慢展宽的准空间光孤子——损耗空间光孤子；当光束初始功率小于临界功率时，光束束宽则按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数作准周期展宽变化；当光束初始功率大于临界功率时，光束束宽将从按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数作准周期压缩变化过渡到按雅可比椭圆正弦函数和椭圆余弦函数准周期展宽变化。     

光纤损耗对孤子系统传输的影响

利用分步傅立叶法数值求解了包含光纤损耗效应的非线性薛定谔方程,分别仿真模拟了其对亮孤子和 暗孤子脉冲在各向同性光纤中传输特性的影响.结果表明,随着传输距离的增大,光纤损耗导致基阶亮孤子和暗孤 子的峰值功率减小,脉冲加速展宽.而对于高阶孤子,光纤损耗会破坏高阶亮孤子的周期性变化,但对于高阶暗孤子 的影响几乎与基阶暗孤子相同.因此在光纤损耗参数相同的情况下,暗孤子的相对衰减率比亮孤子的相对衰减率 小,故暗孤子比亮孤子更稳定.     

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.     

基于非线性薛定谔方程的一种孤子特性的分析

光孤子通信是解决光信息在光纤中长距离传输时衰减和色散问题的一种较为有效的方法.本文在现有带有群速度色散、非线性项、三阶非线性系数以及增益/损耗项的非线性薛定谔方程孤子解的基础上,给出了灵活性的孤子解.采用具有复振幅的行波解作为试探解,将试探解代入原方程,在实部和虚部分离的基础上,引入三个变量函数,最后表征出孤子解波函数的平方,并应用Matlab选择不同的变量函数进行数值模拟,得到图示结果.结果表明孤子解对于参变量变化是敏感的.选择适当的参量,得到合适的孤子,这一结论对光纤中孤子通信具有重要意义.     

罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的孤子

本文基于光波在宇称时间对称波导中传输的理论模型，数值研究各阶亮孤子在罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的传输特性。宇称时间对称波导的折射率分布对光具有线性聚焦作用，而增益/损耗分布可以引起光束能量的横向流动。研究结果表明：当折射率调制深度为正时，一阶亮孤子在该波导中传输形成波浪形光束。当折射率调制深度为负时，一阶亮孤子分裂形成两束光，一束光发生弥散，另一束光以一定的速度向前传输，而增益/损耗调制深度会影响分裂后光束的传输行为；二阶亮孤子在较低的增益/损耗调制深度下传输形成稳定的呼吸光束；三阶亮孤子在传输过程中出现光波周期分裂与会聚现象；四阶及其以上高阶亮孤子在该波导中都不能稳定传输。此研究结果可为宇称时间对称在光波导中的应用提供一定的理论依据。     

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.     

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。     

温度对双光子独立明-暗空间屏蔽孤子对稳定性的影响

在忽略损耗和扩散的情况下,采用数值方法研究温度对串联双光子光折变晶体回路中独立明-暗屏蔽孤子对演化和稳定性的影响.结果表明:在给定温度下晶体回路中形成稳态明-暗孤子对,当一个晶体的温度改变且温度变化不大时,另一块晶体中支持的孤子将转变为另一个稳态孤子;当温度变化过大时,这个孤子将变得不稳或发生周期性的压缩或膨胀甚至崩溃.在独立屏蔽空间孤子对中,暗孤子对温度的敏感程度比明孤子强.     

里德伯原子中非厄米电磁诱导光栅引起的弱光孤子偏折及其操控

基于里德伯-电磁感应透明系统实现了具有宇称-时间对称的电磁感应诱导光栅,并研究了系统中探测光场在到达光栅前形成孤子的过程以及经过光栅时引起的偏折现象.发现由于里德伯-电磁感应透明系统具有很强的非线性光学效应,因此只需要很少的输入探测光能量就能形成稳定的光孤子.此外还发现,通过改变电磁感应诱导光栅的增益/损耗系数、光栅周期、以及体系的克尔非线性非局域度都可以有效地改变探测光孤子的偏折程度和状态,实现对弱光孤子偏折的主动操控.本文的研究结果可为未来利用宇称-时间对称的电磁感应诱导光栅实现全光控制和光信息处理等相关应用提供一定的理论依据.     

强非局域介质中的二维自相似孤子波

利用自相似方法研究了强非局域介质中的二维孤子波,得到了强非局域薛定谔方程的精确自相似解.该解可以用惠克斯函数米描述.研究表明,在该种介质中存在孤子群,以自相似的方式传输,通过选择光孤子参数,高阶光孤子可以存在不同的形式,如高斯光孤子族、涡旋光孤子族、对称性单层光孤子族和多层光孤子族、不对称单层光孤子族和多层光孤子族.通过数值模拟,进一步证明孤子群在传输过程中的稳定性.     

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     

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。