非线性介质中光孤子的传输特性及其应用研究--孤子色散管理传输特性及其应用研究

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随着人类社会的发展,信息传输量日益增加,互联网业务的迅猛扩展,人们对通信系统的传输速率的要求越来越高,传统的电缆通信系统显然已经远远跟不上形势的需要,传输速率更高的光通信系统正成为人们研究的热点。但是传统光纤通信系统本身也存在很大的缺陷,就是当传输速率很高时,光纤中的色散以及非线性效应对光脉冲传输的影响就变的相当大,它们使光脉冲沿光纤传输方向被迅速展宽,对于目前的线性光纤通信系统来说,这是尚未解决的问题,因此迫切需要找到一种切实可行的方法。通过对非线性光纤光学的研究而提出的光孤子通信可以在选择合适的条件下,巧妙地利用非线性效应来抵消光纤色散效应的不利影响,它能够使光脉冲在光纤反常色散区中传输时被压窄,是一种能克服光纤色散和非线性的负面影响的有效技术,所以人们认为光孤子通信是新一代的高速长距离通信方式。   光孤子如何在光纤通信系统中平稳地传输是光孤子通信系统的核心问题,也是实现超高速、超长距离全光通信的基础。在实际的光通信系统中,影响光孤子传输的因素很多,例如光纤的损耗、放大器的自发辐射(ASE)噪声、光孤子之间的相互作用、非线性的影响、群速度色散的扰动效应、初始啁啾等都可以干扰光孤子的正常传输。因此研究光孤子在非线性光纤介质中的传输特性以及如何避免不利因素的影响就显得非常重要。   考虑到光纤有多种的线性和非线性效应,如群速度色散,高阶色散效应,非线性效应,初始啁啾效应等,本文首先介绍了光孤子通信的历史,然后运用对称分步Fourier方法对描述光脉冲在光纤中传输的非线性Schrodinger方程进行数值求解。通过仿真模拟了皮秒孤子在色散管理光纤通信系统中的传输演化特性以及在常规光纤通信系统中传输的可行性,指出了光纤损耗对孤子传输的巨大影响,详细地解释了色散补偿方式和它的优越性,在此基础上接着分析了引进初始啁啾效应后对色散管理孤子传输的影响,最后介绍了飞秒孤子的优点并对它在色散管理系统中的传输情况进行了探讨。
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