矢量色散管理系统的孤子解及传输特性的研究
发布时间：2021-04-02 12:38
在光纤系统中,当群速度色散和自相位调制效应二者达到平衡时,光孤子可以保持形状和速度不变而进行长距离传输。因此,光孤子应用的潜在领域,如光通信系统,全光超快开关器件等,已经成为研究的热点。变系数非线性薛定谔方程的亮、暗孤子解早有报道。基于此解,高阶色散,自陡峭效应,自频移效应对亮、暗孤子解的影响也相继被研究。但是,有关多分量耦合非线性薛定谔方程的多孤子解以及多孤子间相互作用的研究相对较少。本文首先基于变系数多分量耦合非线性薛定谔方程,采用Hirota双线性法推导出了混合型3-孤子解;为了更好地理解孤子相互作用的性质,对解的渐近特性进行了分析;最后,数值研究了孤子间的相互作用,结果表明:当本征值取值不同时,可以使3-孤子解分别表现为常规孤子、束缚态孤子以及常规孤子和束缚态孤子的组合;在满足特定条件时,常规亮孤子和束缚态亮孤子可实现弹性相互作用和非弹性相互作用,而暗孤子仅存在弹性相互作用;对于常规孤子和束缚态孤子的组合,亮孤子分量相互作用规律较为复杂,受参数取值影响较大,但暗孤子分量却依然保持弹性的相互作用。其次,基于带有分布色散,自相位调制和自陡峭的变系数修正非线性薛定谔方程（Vc-MNL...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究者们对英国科学家罗素发现孤立波场景的模拟(a)赫锐-瓦特大学1995年7月12日；(b)屯特大学2010年9月30日
非线性光学中光孤子就是指具有光学特性的一种电磁波，它可以在非线性色散介质中传输较长距离而保持形状不变。在 1964 年，R. Chiao 和 E. Garmire 在介质波导自陷光束中发现了空间光孤子，这是关于空间光孤子的最早报道[5],1969 年 McCall 和 E. Hahn 发现波导中的自感应透明现象伴随着时间光孤子的产生[6]。两者的产生机理各不相同，当群速度色散和自相位调制相对平衡时产生时间光孤子，而空间光孤子则在非线性效应和衍射效应相对平衡时产生。然而介质波导所产生的光孤子并不能在实际应用中承担起传递信号的作用，仅在实验室中可行。1973 年 AHasgawa 和 F. Tappert 首次把孤子的概念引入到非线性光学和光纤通信的领域，创立了研究光脉冲包络的非线性薛定谔方程[7]，这为孤子在光纤中传输建立了理论模型并预言了存在亮孤子和暗孤子。1980 年 Mollenauer 等人在实验中证实了 A. Hasgaw和 F. Tappert 的预言，通过实验首次观察到了光孤子[8]，图 1.2 展示了 Mollenauer 实验原理图以及所观察到的亮孤子轮廓。光孤子的发现将通信引入了一个新的领域，即非线性光孤子传输系统。
图 3.1.1 至图 3.1.4 分别给出了1( )j z，2( )j z，3( )j z( j 1,2)分别满足(2-9b)，(2-9c)，(2-9e)和(2-9g)时 3-孤子的相互作用，其中 a 5， 1，1 5 i，2 5 i，3 1 5i，(3) 1 6i。从图 3.1.1 中可以看出，三个分量中的三个孤子均以不同的速度传输，三个孤子呈现周期性的弹性相互作用，每次作用之后所有分量中的孤子振幅均保持不变但相位发生变化。在两次连续的相互作用之后，每个孤子的净相移变为零。同时，由于增益 ( z)的存在，亮孤子在传输过程均被不同程度地放大，暗孤子的背景波则会逐渐升高，非线性项会影响孤子的能量交换，在满足条件(2-9)时，相互作用后非线性效应的影响不变，所以孤子为弹性相互作用。图 3.1.2,图 3.1.3 和图 3.1.4 中每个分量孤子间的相互作用依旧为弹性的，但出现了一些特殊的情况。比如：图 3.1.2 中分量1q 中仅存在一个亮孤子，另两个亮孤子消失，而在分量2q 中，仅存在分量1q 中消失的两个亮孤子，而分量1q 中存在的亮孤子却消失了，分量1q和分量2q 的孤子互补。分量3q 中三个暗孤子都存在并且它们之间的相互作用为弹性的。图 3.1.3 和 3.1.4 中也出现了类似的情况，
【参考文献】：
期刊论文
[1]高阶效应对二阶怪波传输特性的影响[J]. 郝龙龙,段亚娟,宋丽军. 量子光学学报. 2018(02)
[2]光纤激光器中亮暗孤子对的传输特性[J]. 石佳,王娟芬,张聪,张朝霞,杨玲珍. 光学学报. 2018(05)
[3]自陡峭和拉曼增益对啁啾Peregrine怪波传输特性的影响[J]. 段亚娟,宋丽军. 量子光学学报. 2017(03)
[4]非束缚态空间亮孤子的传输稳定性[J]. 王超,陈英礼,陈险峰,李劬. 光学学报. 1999(04)
本文编号：3115294
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究者们对英国科学家罗素发现孤立波场景的模拟(a)赫锐-瓦特大学1995年7月12日；(b)屯特大学2010年9月30日
非线性光学中光孤子就是指具有光学特性的一种电磁波，它可以在非线性色散介质中传输较长距离而保持形状不变。在 1964 年，R. Chiao 和 E. Garmire 在介质波导自陷光束中发现了空间光孤子，这是关于空间光孤子的最早报道[5],1969 年 McCall 和 E. Hahn 发现波导中的自感应透明现象伴随着时间光孤子的产生[6]。两者的产生机理各不相同，当群速度色散和自相位调制相对平衡时产生时间光孤子，而空间光孤子则在非线性效应和衍射效应相对平衡时产生。然而介质波导所产生的光孤子并不能在实际应用中承担起传递信号的作用，仅在实验室中可行。1973 年 AHasgawa 和 F. Tappert 首次把孤子的概念引入到非线性光学和光纤通信的领域，创立了研究光脉冲包络的非线性薛定谔方程[7]，这为孤子在光纤中传输建立了理论模型并预言了存在亮孤子和暗孤子。1980 年 Mollenauer 等人在实验中证实了 A. Hasgaw和 F. Tappert 的预言，通过实验首次观察到了光孤子[8]，图 1.2 展示了 Mollenauer 实验原理图以及所观察到的亮孤子轮廓。光孤子的发现将通信引入了一个新的领域，即非线性光孤子传输系统。
图 3.1.1 至图 3.1.4 分别给出了1( )j z，2( )j z，3( )j z( j 1,2)分别满足(2-9b)，(2-9c)，(2-9e)和(2-9g)时 3-孤子的相互作用，其中 a 5， 1，1 5 i，2 5 i，3 1 5i，(3) 1 6i。从图 3.1.1 中可以看出，三个分量中的三个孤子均以不同的速度传输，三个孤子呈现周期性的弹性相互作用，每次作用之后所有分量中的孤子振幅均保持不变但相位发生变化。在两次连续的相互作用之后，每个孤子的净相移变为零。同时，由于增益 ( z)的存在，亮孤子在传输过程均被不同程度地放大，暗孤子的背景波则会逐渐升高，非线性项会影响孤子的能量交换，在满足条件(2-9)时，相互作用后非线性效应的影响不变，所以孤子为弹性相互作用。图 3.1.2,图 3.1.3 和图 3.1.4 中每个分量孤子间的相互作用依旧为弹性的，但出现了一些特殊的情况。比如：图 3.1.2 中分量1q 中仅存在一个亮孤子，另两个亮孤子消失，而在分量2q 中，仅存在分量1q 中消失的两个亮孤子，而分量1q 中存在的亮孤子却消失了，分量1q和分量2q 的孤子互补。分量3q 中三个暗孤子都存在并且它们之间的相互作用为弹性的。图 3.1.3 和 3.1.4 中也出现了类似的情况，
【参考文献】：
期刊论文
[1]高阶效应对二阶怪波传输特性的影响[J]. 郝龙龙,段亚娟,宋丽军. 量子光学学报. 2018(02)
[2]光纤激光器中亮暗孤子对的传输特性[J]. 石佳,王娟芬,张聪,张朝霞,杨玲珍. 光学学报. 2018(05)
[3]自陡峭和拉曼增益对啁啾Peregrine怪波传输特性的影响[J]. 段亚娟,宋丽军. 量子光学学报. 2017(03)
[4]非束缚态空间亮孤子的传输稳定性[J]. 王超,陈英礼,陈险峰,李劬. 光学学报. 1999(04)
本文编号：3115294
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