基于分步傅里叶变换法对非线性薛定谔方程的数值仿真

介绍一种数值求解非线性偏微分方程的方法;分步傅里叶变换法.光脉冲信号在光纤中传输时,同时受到色散效应和非线性效应的影响.所以利用分步傅里叶变换法,考虑光信号在光纤中传输一段微小距离的情况下,先计算色散效应对光脉冲的影响,然后再计算非线性效应对光脉冲信号的影响,进而近似求出非线性薛定谔方程的数值解.最后,应用MATLAB软件来数值仿真这个数值解,仿真结果可以清晰看到色散效应对光脉冲的脉冲展宽,以及非线性效应对光脉冲的影响.     

啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输的影响

采用广义非线性薛定谔方程描述啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输特性的影响,利用对称分步傅里叶方法通过求解方程,数值计算了有无啁啾情况下相同脉宽和功率、不同入射波长飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输,对比不同色散区飞秒脉冲波形的演化及超连续谱的产生。结果表明,较低功率时,反常色散区和零色散区,初始啁啾对于孤子的快速形成和传输具有重要的作用,而位于正常色散区时,啁啾破坏了脉冲形状,不利于脉冲的传输。反常色散区和正常色散区啁啾有利于频谱的展宽;零色散区,啁啾对频谱展宽影响不明显。较高功率时,频谱展宽主要受功率影响,啁啾对频谱展宽作用不大。这些结论对于脉冲传输和超连续谱系统优化设计和控制具有理论指导意义。     

光源谱宽通过光纤色散对AOCS输出的影响

基于光纤色散引起的脉冲展宽效应,在理论和实验上研究了有源光学电流传感器（AOCS）中宽带光源对系统输出的影响．理论结果表明：对于长度为500m的光纤,当光源谱宽在40—60nm之间变化时,多模光纤传输下的脉冲展宽范围在0．5～0．8ns,单模光纤传输下的脉冲展宽范围在2×10^-5～4×10^-5,信号衰减量对系统输出影响很小,且随光源谱宽的增加而有微弱的增加,实验与理论相符合．     

光子晶体光纤反常色散区的频率转换实验研究

利用自制的高非线性光子晶体光纤进行了飞秒激光脉冲传输实验,研究了在不同功率、不同输入波长下高非线性光子晶体光纤的频率转换现象。当输入激光脉冲的中心波长位于光子晶体光纤反常色散区800nm处时,输出光谱向短波方向展宽,其产生的反斯托克斯波强度随输入功率增强逐渐增强;当输入激光脉冲的中心波长在反常色散区不同波长下时,光纤的频率转换效率不同,越接近零色散波长,转换效率越大,当输入脉冲中心波长为760nm时,产生的反斯托克斯波的中心波长为465nm,其强度是抽运波剩余强度的8.1倍,转换效率高达90%。     

一种GLS玻璃中红外光子晶体光纤的双折射和非线性研究

设计了一种适合于中红外波段传输的GLS玻璃高双折射高非线性光子晶体光纤（PCF）,利用电磁波传播的多极散射理论数值模拟了该光纤的双折射和非线性特性,并对实验制备这种软玻璃光纤的可行性进行了分析。研究发现,通过调节光纤的结构参数可以将该PCF的双折射最大值调至所需的中红外波段（3~10 m）,在波长=8.214 m处模式双折射达到了0.16,且偏振方向非线性系数=0.15m-1-1,即该光纤在中红外波段同时具有高双折射和高非线性。这种光纤有望实现中红外波段超短脉冲展宽,进一步扩展中红外波段的激光源。     

NOLM全光波长变换的优化设计

通过理论分析和数值模拟研究了构成非线性光学环镜(NOLM)的光纤长度和泵浦脉冲峰值功率对采用NOLM实现波长变换的系统输出脉冲的影响。研究表明:在较高泵浦功率和较短NOLM环长度下,可以实现在最高转换效率的同时,波长变换脉冲无展宽,并且在此情况下波长变换信号有较好的信噪比;与此同时,分析了波长变换脉冲的啁啾特性和频谱特性。     

纳秒光脉冲在光子晶体光纤中产生的超连续谱

研究了纳秒脉冲在光子晶体光纤中的演化和传输.利用纳秒激光器产生脉宽为65ns、重复频率为150 kHz光脉冲,泵浦25 m的光子晶体光纤,获得了输出功率为0.76W、整个光谱范围超过1200 nm的超连续谱.在光谱展宽的初始阶段,光谱的展宽来源于调制不稳定性效应.随着泵浦功率的增加,发现四波混频效应对光谱短波部分的展宽起作用,受激拉曼散射效应对光谱长波部分的展宽起作用.     

可见光波段超连续谱产生机制的实验及理论研究

针对光子晶体光纤(PCF)在可见光波段的光谱展宽机制和特点,实验研究了入射激光的功率和中心波长等对超连续谱(SS)产生的影响,理论分析了光谱展宽的机制以及平坦度增大的原因。结果发现:在入射激光功率较低的情况下,利用包含色散、自相位调制、自变陡及脉冲内拉曼散射效应的非线性薛定谔方程可以准确地分析光谱的展宽情况,理论分析和实验结果一致;但是,当功率较高时,交叉相位调制及四波混频效应成为光谱在短波方向展宽不可忽略的重要因素。     

啁啾光脉冲在色散光纤中的传输

在色散光纤传输系统中,调制产生的半导体激光波长移动(即啁啾)被证明对高比特率是一个严重的限制因子。本文导出了啁啾激光脉冲经色散光纤传输后的畸变波形,以此为基础讨论了避免啁啾光脉冲被光纤展宽的各种方法。     

接合α随Z变化多模光纤模式色散的补偿探讨

本文由多模光纤的WKB法结果分析α随Z变化的光纤的脉冲展宽,提出α随Z变化的光纤可以等效成α为常数的光纤这一设想,并导出其等效值α_(cq)。文中还讨论了接合α随Z变化的多模光纤模式色散的补偿问题。     

光孤子传输特性分析及其应用前景

文章通过对光孤子的产生机理和传输特性的分析，从理论上阐明了光孤子在光纤通信中所具有的优越性；并结合近年来光孤子光纤通信实验的结果，对未来光孤子光纤通信的实用前景作了预测。     

非线性Schrodinger方程及光学孤子

研究了光纤孤子通信系统，是以光孤子理论为基础的。本文中从Ｍａｘｗｅｌｌ方程出发，导出光孤子满足的非线性Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ言程，并由此得同在单模光纤中能存在并传输光孤子的条件。     

光孤子通信系统中定时抖动的控制

提出了定时抖动对光孤子通信系统传输性能的影响，分析了定时抖动产生的3个主要原因：即孤子互作用、横过光纤纤芯传输的声波、偏振模色散(PMD)，利用孤子微扰理论来研究光滤波器和调制器是如何改善孤子通信系统，实现对定时抖动的控制，最后以实验结果验证这种方法的可行性．     

光孤子通信中若干关键技术探析

介绍了有关孤子的若干概念，探析了光孤子通信中的若干关键技术的优点、限制因素及实现方式，介绍了有关实验研究进展状况，探讨了超高速光纤通信系统的实现途径。     

新一代光纤通信—光纤孤立子通信

简要介绍了光孤子的概念、形成机制、基本特性以及近年来在光孤子通信领域的研究进程 ,分析了光孤子通信的优点和潜在的、具大的应用价值。     

光纤通信系统中孤子相互作用的探析

光孤子以其独特优点成为光纤通信系统中最理想的信息载体．借鉴前人研究成果，简述了光孤子通信中孤子间相互作用的机理，展望了光孤子通信的应用前景．     

光纤通信技术的发展与探索

本文概述了光纤通信的发展动态,讨论了非线性光纤通信新技术和孤子技术,提出了全光光纤通信的概念。     

高阶效应对级联压缩脉冲的影响

利用数值模拟的方法,研究三阶色散、自陡峭、自频移等高阶非线性效应对孤子压缩系统所产生的级联压缩脉冲的影响,发现三阶色散、自陡峭和自频移这三种高阶效应都会破坏压缩脉冲的传输行为.具体表现为:三阶色散会使孤子的压缩效应逐步消失并发生畸变,导致非对称振荡结构发生;自陡峭和自频移效应会导致脉冲破裂,最终使脉冲变形.这些结果表明,当脉冲被压缩到飞秒量级时,会导致脉冲畸变,从而出现失真,这在实际的光孤子通信中是十分不利的.     

空芯光子晶体光纤的纤芯设计及特性研究

为了研究纤芯形状和大小对光纤特性的影响,设计了2种纤芯形状的7芯空芯光子晶体光纤(HC-PCFs),并与传统的十二边形纤芯的HC-PCFs进行了对比.运用有限元法进行仿真计算,结果表明:内凹圆化型纤芯的HCPCF比普通十二边形的HC-PCF具有更低的泄漏损耗和波导色散,而内凹直线型纤芯的HC-PCF具有特别的波导色散特性,新设计的纤芯结构未来可用于大容量光通信、光孤子传输以及色散补偿中.     

光纤中的时间光孤子

光孤子的产生是实现光孤子通信的首要问题.介绍了光孤子的研究历史,通过分析光纤色散和非线性效应的相互作用,得出光纤中产生时间光孤子的条件、物理机理及特性,给出了描述时间光孤子的非线性薛定谔方程.最后,探讨了光孤子间相互作用对光孤子通信的影响,展望了光孤子的应用前景.