拉曼增益和自陡峭效应对皮秒亮暗孤子传输特性的影响

发布时间：2017-10-30 03:38

  本文关键词：拉曼增益和自陡峭效应对皮秒亮暗孤子传输特性的影响

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【摘要】：孤子(Soliton)又称孤立波存在于包括等离子体、液晶、光纤等不同的物理体系中。光孤子在光纤中传输时,可以实现脉冲在时域上的形状以及频域上的频谱均保持原有的初始状态不发生变化。基于这一特性,光孤子在光纤通信领域具有巨大的应用潜力,从理论上探究光孤子在光纤中的传输特性成为一项重要的研究课题。本文从光孤子脉冲在光纤中传输时,其慢变包络振幅所满足的波动方程出发,推导出其满足的非线性薛定谔(Schrodinger)方程,在此方程中同时考虑拉曼增益效应和自陡峭效应两种高阶非线性效应,在忽略光纤损耗情况下,运用分步傅立叶变换的数值算法,仿真模拟了亮孤子和暗孤子在光纤中传输时的演变过程,探析了拉曼增益和自陡峭效应对孤子脉冲传输特性的影响,从而为孤子通信提供理论依据。本论文分别从绪论、正文、结论三部分进行论述。其中绪论部分主要介绍了光孤子的由来和光孤子的分类以及本文的主要研究内容。其中正文部分分为三小节：第一小节为理论模型,如果光纤中超短光脉冲的输入功率较高,高阶非线性效应将起重要作用,在此种情况下需要涉及自陡峭效应和拉曼效应两种高阶非线性效应的影响。从光脉冲的慢变包络振幅所满足的波动方程出发,推导出考虑高阶非线性效应的非线性薛定谔方程。随后采用分步傅里叶算法数值求解脉冲所满足的同时考虑拉曼增益和自陡峭效应的非线性Schrodinger方程,求解得出色散作用算符和非线性算符的具体形式,从而建立理论模型。第二小节,通过数值求解Schrodinger方程,绘制光脉冲的演化过程,模拟拉曼增益和自陡峭效应共同作用对皮秒亮孤子在各向同性光纤中传输特性的影响。第三小节,探讨了自陡峭效应和拉曼增益对皮秒暗孤子在各向同性光纤中的传输特性的影响。本论文的最后一部分为结论部分,对本论文研究的内容进行总结,并分析了其对实际生产中的应用。
【关键词】：拉曼增益 自陡峭效应 非线性薛定谔方程 分步傅里叶算法 亮孤子 暗孤子
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O437;TN253
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 一 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 光孤子的分类以及研究现状10-14
• 1.2.1 时间光孤子11-12
• 1.2.2 空间光孤子12-13
• 1.2.3 时空光孤子13-14
• 1.2.4 呼吸子和孤子14
• 1.3 论文的主要内容14-16
• 二 理论模型16-24
• 2.1 非线性薛定谔方程(NLSE)16-19
• 2.2 分布傅里叶变换算法数值求解NLSE19-24
• 2.2.1 微分算符的求解21-22
• 2.2.2 非线性算符的求解22-24
• 三 数值模拟与理论分析24-40
• 3.1 拉曼增益和自陡峭效应对皮秒亮孤子传输特性的影响24-31
• 3.1.1 基阶亮孤子(N=1)24-26
• 3.1.2 二阶亮孤子(N=2)26-28
• 3.1.3 三阶亮孤子(N=3)28-31
• 3.2 拉曼增益和自陡峭效应对皮秒暗孤子传输特性的影响31-40
• 3.2.1 基阶暗孤子(N=1)31-34
• 3.2.2 二阶暗孤子(N=2)34-37
• 3.2.3 三阶暗孤子(N=3)37-40
• 四 结论40-41
• 参考文献41-48
• 致谢48-49
• 攻读学位期间发表的学术论文目录49

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本文编号：1115969