五阶非线性光纤中高阶孤子的压缩特性研究

从光纤中包含五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分步傅立叶算法,数值模拟了不同正五阶非线性参数下五阶和七阶孤子在两个孤子周期内的波形演化.结果表明,与没有五阶非线性时高阶孤子能够每经历一个孤子周期就能重现自身波形的规律不同,正五阶非线性可使五阶和七阶孤子获得压缩,脉冲的最大归一化强度随距离先增大,再振荡式变化.相比较而言,五阶孤子的脉冲峰值更大些,且受五阶非线性参数的影响更大.在压缩的脉冲主峰两边存在对称的弱旁瓣,且随着距离增加,旁瓣将互相排斥而远离中心.旁瓣数目及旁瓣的形状和位置随距离的演化特点与孤子阶数和正五阶非线性参数有关.对相关高阶孤子的频谱演化也作了数值计算和讨论.     

五阶非线性光纤中三阶孤子的波形演化

为探讨五阶非线性对三阶孤子波形演化的影响,从光纤中包含五阶非线性效应的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分布傅里叶算法,计算模拟了不同五阶非线性参数下三阶孤子的波形随传输距离的演化规律。结果表明,正五阶非线性对三阶孤子主要起压缩作用,在压缩的一个或两个脉冲主峰旁可能出现多个对称的弱背景峰,脉冲压缩程度及弱背景峰的数目随距离而不同;负五阶非线性下三阶孤子的波形演化虽与只有三阶非线性的情形差异不大,但在一个孤子周期内波形不能恢复原状,而且分裂成两个脉冲所需的距离增加。该研究对脉冲压缩及孤子传输等方面有一定的指导意义。     

五阶非线性效应下三阶孤子对演化的数值研究

对五阶非线性效应下三阶孤子间的相互作用进行了数值研究,结果表明：正五阶非线性作用将会导致三阶孤子对波形进一步恶化。在负五阶非线性作用下,原来的三阶孤子很快发生裂变,三阶孤子对同相位时, 裂变后峰值小的两孤脉冲位于内侧,两个三阶孤子表现出先吸引、碰撞,然后聚合成一个孤脉冲。三阶孤子对反相位时,裂变后峰值强度小的孤脉冲位于外侧,并且一直保持排斥状态,每个三阶孤子裂变数目随负五阶非线性参数绝对值的增大而增多。适当选取负五阶非线性参数值,可以有效地抑制三阶孤子间的相互作用。     

五阶非线性光纤中暗孤子的演化特性

为探讨五阶非线性对暗孤子波形演化的影响,从光纤中包含五阶非线性效应的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分步傅里叶算法,计算模拟了不同五阶非线性参数下一至三阶暗孤子的波形随传输距离的演化规律。结果表明,正五阶非线性对暗孤子的演化影响小,几乎难以观察到,而负五阶非线性的影响则较大,其主要作用是增加暗孤子演化过程中的灰孤子对数,且随着暗孤子阶数的增大,出现的灰孤子对数也增多;越远离中心,灰孤子的黑度越小;随着距离增加,灰孤子逐渐远离中心,黑度也逐渐增大。该研究对暗孤子传输的深入研究有一定的意义。     

高阶色散对光孤子及孤子对传输的影响分析

为了研究高阶色散对光孤子及孤子对传输的影响,采用分步傅里叶变换方法,对含高阶色散效应与不考虑高阶色散情况下的光孤子非线性薛定谔方程进行了数值求解,得到了孤子脉冲形状与色散阶数有着相关性这一结果.结果表明,奇数阶色散效应会使孤子及孤子对脉冲发生单边振荡,产生能量损耗,并在振荡侧产生次脉冲,而偶数阶色散效应会使孤子及孤子对脉冲发生明显的脉宽展宽,高阶色散效应对孤子脉冲的影响随阶数的增加而减弱.     

五阶非线性光纤中光扰动所致超短脉冲串的产生

从光纤中包含五阶非线性效应的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分步傅里叶算法,数值模拟了连续光波的幅度受到正弦光扰动的调制后在光纤中演化分裂成超短脉冲串的过程,探讨了五阶非线性效应和正弦调制周期对脉冲串形成和演化特点以及相应频谱的影响.结果表明,与三阶非线性相比,正五阶非线性使形成超短脉冲串的最佳光纤长度缩短,形成的单个脉冲宽度更窄、峰值功率更高,负五阶非线性则相反.正弦调制周期将影响脉冲串的重复率和最佳光纤距离.随传输距离的增加,单个脉冲可能分裂成两个甚至三个分脉冲,在主脉冲之间还可能出现一定数量的峰值功率弱的次脉冲.就频谱特性而言,正(负)五阶非线性可增多(减小)光波频率成分、加宽(窄化)频谱;视主脉冲有无分裂以及次脉冲的存在与否,频谱的形状也会不同.     

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。     

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。     

高阶飞秒孤子演化特性的数值研究

本文以高阶非线性薛定谔方程为数学模型,数值研究了高阶色散和高阶非线性效应影响下高阶飞秒孤子的演化特性,并与高阶皮秒孤子的演化特性进行了比较.结果发现二阶飞秒孤子的演化特性与二阶皮秒孤子的演化特性非常相似,都具有很好的周期性;而三阶和四阶飞秒孤子的演化特性与相应的皮秒孤子的演化特性有很大不同,高阶效应的存在不同程度上破坏了三阶和四阶孤子演化的周期性.     

正五阶非线性下啁啾超短脉冲相互作用的研究

基于包含五阶复系数的高阶Ginzburg—Landau方程为模型,采用分步傅立叶方法数值研究了正五阶非线性作用下啁啾超短脉冲间的相互作用,结果表明:正、负五阶非线性对啁啾超短脉冲的影响并不相同,正五阶非线性作用下其相互作用更为严重,这对光通信系统是非常有害的。利用不等振幅法对啁啾超短脉冲间的相互作用进行有效的抑制。当相邻孤子的初始间距为6.8,正五阶非线性参数为+0.001,振幅比为1.2:1时,可以实现2个孤子长距离的保型传输。最后讨论了正五阶非线性作用下多孤子之间的相互作用及抑制。     

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。     

光纤中五阶非线性对类明孤子传输特性的影响

本文采用变分法,考虑在五阶非线性情况下,修正的NLS方程的类明孤子的各参数随传输距离的变化特性。结果表明：五阶非线性情况下,类明孤子有很多不同于明孤子的特性。     

脉冲内拉曼散射效应影响下高阶孤子之间的相互作用及其控制

在脉冲内拉曼散射效应影响下,研究了同相和反相相邻高阶孤子脉冲之间的相互作用,分析了孤子之间的相互作用对定时抖动的影响和脉冲内拉曼散射效应所引起的孤子脉冲频移.研究结果表明;在脉冲内拉曼散射效应的影响下,同相和反相高阶孤子脉冲对都发生了分裂,分裂出的两个较强的孤子脉冲在传输过程中发生碰撞,碰撞后两脉冲迅速分离;二者的不同之处在于反相孤子脉冲对分裂出来的两个较强脉冲之间的相互作用较弱,其碰撞距离明显远于同相孤子脉冲对.引入非线性增益可以有效控制孤子之间的相互作用,抑制孤子自频移效应,稳定孤子传输.     

光纤中5阶非线性效应对光脉冲传输的影响

为了研究5阶非线性效应对光脉冲在光纤中传输的影响,采用分步傅里叶算法数值求解了含5阶非线性项的扩展非线性薛定谔方程,并进行了理论分析和数值模拟。计算结果显示,负的5阶非线性效应使光脉冲峰值减小,脉冲展宽,正的5阶非线性效应使峰值增大,脉冲被压缩。较小的5阶非线性效应产生较小的调制不稳定性,因而光脉冲能保持基本的形状,忽略光纤的损耗时,光脉冲保持绝热传输。对正的5阶非线性效应,适当小的损耗可以减缓调制是不稳定性。结果表明,在5阶非线性系数固定的情况下,初始入射脉冲的峰值会显著地增加5阶非线性项的贡献。     

五阶非线性效应下源啁啾飞秒孤子间相互作用

对五阶非线性效应下源啁啾飞秒孤子间的相互作用进行了数值研究.结果表明,五阶非线性效应影响下,源啁啾参数值较小时,两孤子经过一段传输距离后发生碰撞,然后一直处于排斥状态;随着源啁啾参数值增大,两孤子传输时碰撞次数增多;当源啁啾参数值增大到一定值以后,两孤子产生裂变,且源啁啾参数值越大孤子间裂变越严重.最后,采用不等振幅法对五阶非线性效应影响下源啁啾飞秒孤子间的相互作用进行了有效的抑制.