光纤中皮秒超高斯脉冲的传输特性研究

用龙格-库塔算法对描述超高斯脉冲在光纤中传输的微分方程组进行了数值求解,数值结果表明光纤的二阶色散、三阶色散和脉冲初始啁啾使脉宽展宽,光纤非线性对脉宽有压缩作用.求出了能使超高斯脉冲在光纤中持续保形传输的用非线性系数归一化的二阶色散系数,该系数随超高斯脉冲的锐度因子增大而减小.当脉冲不能保形传输时频率与相位出现抖动,由...     

三阶色散对超高斯型脉冲传输特性的影响

从修正的非线性Schr?dinger方程出发,采用变分法,导出了在三阶色散情况下超高斯型脉冲参数随传输距离的演化方程组及其解,讨论了三阶色散对光纤中不同锐度超高斯脉冲传输特性的影响。求出了振幅与脉宽、脉宽与啁啾、啁啾与频率及中心位置之间的三个解析约束关系,得出了脉宽随传输距离演化的解析解,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了不同锐度下三阶色散对光纤中超高斯脉冲的脉宽的影响。结果表明：超高斯型脉冲满足绝热特性,色散系数增大到0.3或脉冲前后沿锐度系数m≥3时,脉冲信号便会明显地被展宽,其周期也大幅度地变大。     

高速光纤传输系统中三阶色散效应影响研究

利用OptiSystem软件,对高速光纤传输系统中三阶色散(TOD)导致的脉冲失真进行了仿真研究。分析了光脉冲信号通过光纤传输系统传输2000 km,不同的速率、占空比、脉冲形状和光纤类型对三阶色散的影响,同时比较了高斯脉冲和超高斯脉冲经过2000 km传输后的品质因数,发现高斯脉冲的品质因数优于超高斯脉冲的品质因数。通过仿真分析得出:当同时考虑群速度色散(GVD)和三阶色散的时候,标准单模光纤(SSMF)和啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)组成的高速光纤传输系统性能表现较好。     

单模光纤中超高斯脉冲传输特性的研究

文章数值研究了一阶非线性和色散对超高斯脉冲传输的影响.结果表明:正的高阶色散引起的超高斯的振荡出现在脉冲后沿的峰值和拖尾上,负的高阶色散引起的超高斯脉冲的振荡出现在脉冲前沿的峰值和拖尾上;脉冲沿形状参数m越大,一阶非线性和二阶色散引起超高斯脉冲在传输的初始阶段峰值变得更大,且脉宽变得更窄;随着传输距离的增大,峰值变得更小而脉宽变得更宽,啁啾增加的更大;m越小,在脉冲的中心附近较大范围内啁啾的线性越好.     

光子晶体光纤中非线性传输的数值研究

数值模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输过程,详细计算分析了自相位调制（SPM）、脉冲内拉曼散射（ISRS）、自陡峭（SS）以及群速度色散（GVD）、三阶色散（TOD）、四阶色散(FOD)对脉冲传输和频谱的影响。结果表明,在反常色散区,脉冲内拉曼散射以及三阶、四阶色散对频谱的展宽和脉冲的平滑都有着重要作用;而自陡峭是使高阶孤子分量产生分裂衰变,对光谱的不对称展宽有一定影响。     

三五阶非线性光纤中光脉冲的啁啾和频谱

为了探讨光纤的五阶非线性对光脉冲传输的影响,利用同时考虑三阶和五阶非线性效应的非线性薛定谔方程,在忽略光纤色散的情况下,解析并计算研究了超高斯光脉冲的非线性相移、频率啁啾。数值模拟了光脉冲传输的功率频谱。结果表明,与只有三阶非线性折射率的情形相比,正五阶非线性折射率的存在使光脉冲在光纤中传输的非线性相移和最大频率啁啾增大,使无啁啾光脉冲的频谱宽度变宽,谱峰数目增多,高斯脉冲初始啁啾对频谱的影响与三阶非线性折射率的情形类似;负五阶非线性折射率则使光脉冲传输的非线性相移和频率啁啾呈现新的特点,并使无啁啾光脉冲的频谱宽度变窄,谱峰数目减少。     

高阶色散和高阶非线性效应对准光孤子传输的影响

为了研究高阶色散和高阶非线性效应对其在普通光纤上传输的影响,用数值模拟的方法研究了三阶色散、自陡效应和脉冲内拉曼散射效应对准光孤子传输的影响.结果表明准光孤子在实际的普通光纤中传输时,三阶色散、自陡效应和脉冲内拉曼散射效应中,冲内拉曼效应对其传输产生的影响比较大,致使准光孤子在普通光纤上传输时脉冲不断展宽,脉冲峰值功率降低,不能长距离保持脉冲形状不变.     

超高速通信系统中非零色散位移光纤多孤子传输影响

运用分步Fourier算法求解非线性薛定谔方程,研究了非零色散光纤中三阶色散系数对孤子脉冲在光纤中传输的影响.结果表明,通过数值模拟,在三阶色散作用下,孤子在光传输中脉冲的能量、脉冲频移、脉冲宽度、中心位置都随传输距离呈现振荡式变化.与零色散光纤对比,分析了孤子间相互作用随传输距离变化的特性,证明在非零色散位移中孤子间距和增加二阶滤波器能有效保持信号稳定的传输;这对实现超远距离光纤传输,提高通信系统超高码率有一定实际意义.     

超短光脉冲在有源三芯非线性光纤耦合器中开关和传输特性的数值分析

基于耦合非线性薛定谔方程(CNLSEs),利用分裂步长傅里叶方法(SSFM),研究了超短光脉冲在有源三芯非线性光纤耦合器中的传输和开关特性.重点分析了在一阶色散耦合系数和二阶色散耦合系数的影响下,线性增益系数和有限增益带宽对脉冲传输和开关特性的影响.研究表明,线性增益系数能增大开关陡峭性、降低开关临界能量、提高开关效率;虽然有限增益带宽使耦合器开关特性变差,但是它不仅能显著抑制由线性增益系数引起的脉冲压缩和放大,而且还能有效抑制由一阶色散耦合系数引起的脉冲展宽和分离以及由二阶色散耦合系数引起脉冲高频振荡,使光脉冲在三纤芯间呈现出类似无源光纤耦合器那样的周期性耦合传输特性.     

高阶色散和非线性效应下三阶孤子对传输的研究

高阶色散及高阶非线性效应是制约光孤子稳定传输的重要因素。基于光孤子传输的非线性薛定谔方程,综合考虑三阶色散和五阶非线性的影响,采用分步傅里叶算法,数值研究了三阶孤子对间的相互作用。结果表明：三阶色散导致三阶孤子对无规则地裂变,裂变后的光脉冲形状发生畸变,脉冲中心位置出现偏移;考虑负五阶非线性作用后,在一定程度上抑制了孤子裂变,但是光脉冲在传播过程中伴有能量转移。而正五阶非线性作用使三阶孤子对传输图形进一步恶化。适当地选取负五阶非线性参数值,可以完全消除三阶孤子对的裂变和相互作用,改善了脉冲中心位置的线性偏移。     

光纤中超高斯脉冲保形传输条件的研究

用龙格-库塔算法对描述超高斯脉冲在光纤中传输的微分方程组进行了数值求解,数值结果表明归一化二阶色散系数的大小合适且初始啁啾较小时脉冲的脉宽和频率啁啾随距离振荡演化,脉冲的频率和相位则出现随传输距离增大而增大的抖动。求出了高斯脉冲的锐度因子为不同值（小于等于7）能使超高斯脉冲在光纤中持续保形传输的归一化二阶色散系数和初始啁啾大小条件（小于10-4）,当二阶色散系数太大或太小或初始啁啾太大时脉冲在传输过程中各重要参量都会严重偏离它们的初始值。     

负折射介质中高阶非线性效应所致啁啾的研究

利用分步傅里叶法对负折射介质中的广义非线性薛定谔方程进行数值模拟,进而分别得到自相位调制、赝五阶非线性、自陡峭、二阶非线性色散所致啁啾及各项非线性所致总啁啾的演变图.从啁啾上分析了负折射介质中各项非线性效应在脉冲传输时的作用,结果表明,负折射介质中,自陡系数取值的正负可控使脉冲中心位置可向前后沿偏移;在正常色散区,赝五阶非线性系数为负时加速脉冲的展宽,二阶非线性色散项系数取正时使脉冲展宽,取负时使脉冲变窄.     

五阶非线性光纤中二阶孤子对的演化特性

从包含五阶非线性项的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分布傅里叶算法,数值模拟了五阶非线性作用下二阶孤子对的波形演化。结果表明,正、负五阶非线性对二阶孤子对的作用大不相同。负五阶非线性作用使二阶孤子对传输图形得到一定程度的改善,而正五阶非线性作用则使二阶孤子对传输图形恶化。适当选取负五阶非线性参数值,可以消除二阶孤子对间的衍生孤子,有效的抑制孤子间的相互作用。     

高阶效应下与扰动频率相关的调制不稳定性

为了探讨光纤中高阶效应下与扰动频率相关的交叉相位调制不稳定性条件和增益谱特点,从包含5阶非线性和4阶色散的耦合非线性薛定谔方程出发,采用线性稳定性分析,计算分析了两光波扰动频率不等时的不稳定性条件和增益谱。结果表明,当2阶、4阶色散同号时,增益谱有两种可能的形式,其中一种的谱范围包含了另一种的。被包含谱的不稳定条件与通常情况不同,且谱特性受色散和5阶非线性的影响小。随着某一扰动频率增大,增益谱的谱区数及变化规律将随两光波所处的光纤色散区的不同而不同。而正(负)5阶非线性可使谱峰增加(减小)、谱宽变宽(窄)。该研究对高重复率脉冲串产生具有一定意义。     

五阶非线性下不同形状脉冲对的交叉相位调制

为了探讨光纤中五阶非线性下不同形状光脉冲对的交叉相位调制特性,从包含五阶非线性效应的扩展耦合非线性薛定谔方程组出发,导出了不同形状光脉冲对的非线性相移和频率啁啾公式。计算并比较了它们的相移、啁啾和功率频谱。结果表明,较强的负五阶非线性对相移、啁啾和频谱曲线中心附近的形状有较大的影响,而正五阶(较弱的负五阶)非线性则只使相移和啁啾量增大(减小),使频谱变宽(变窄)、谱峰变多(变少)。孤子对和高斯对的谱形相似,随五阶非线性系数的不同,能量最强的谱峰可能在中央附近也可能在最边缘处。各阶超高斯对的谱形也相似,但能量大部分集中在中央峰处。研究对光脉冲压缩、光开关器件和光纤通信系统性能的提高等有一定的意义。     

光纤中皮秒高斯脉冲的传输特性研究

对描述具有初始频率啁啾的皮秒高斯脉冲传输的微分方程组用龙格-库塔算法进行了求解,得到了高斯脉冲各参数随距离演化的数值解并据此画出了高斯脉冲包络的演化。数值结果表明：二阶色散与光纤非线性的比值为0.72时,脉冲的展宽可以被光纤非线性有效地补偿,且脉冲的频率抖动和啁啾也可以得到较好的抑制,但是过强的三阶色散和初始啁啾将导致脉冲能量的迅速衰减和波形的快速畸变。     

高阶色散和五阶非线性下的交叉相位调制不稳定性

在同时考虑到光纤的二至四阶色散和三、五阶非线性的情况下,研究了四阶色散、五阶非线性以及入纤功率对双光束交叉相位调制(XPM)不稳定性的综合影响。研究表明,在高阶色散下,正负五阶非线性的存在仍然分别对交叉相位调制不稳定性起加强和削弱的作用;三阶色散对不稳定性增益谱无影响;当四阶和二阶色散系数同号时,四阶色散的存在导致交叉相位调制不稳定性增益谱出现一个新的远离零点的第二谱区,且该谱区由两个始终相连的小谱区组成;第一谱区的谱峰与第二谱区中靠近零点的小谱区的谱峰相当;随着其中一束光的入射功率的增加,两大谱区从分离到靠近再到合二为一,从三个谱峰过渡到两个谱峰;正(负)色散区的第二谱区中靠近(远离)零点的小谱区的谱峰和谱宽很小。在其他色散区时,不稳定性增益谱则只有第一或第二谱区。