五阶非线性效应下飞秒光孤子间相互作用的数值研究

以包含五阶非线性效应的高阶非线性薛定谔方程为模型，数值研究了饱和非线性光纤中飞秒孤子间的相互作用。结果表明，五阶非线性效应影响下，飞秒孤子间的相互作用与皮秒孤子情况大不相同，其相互作用更为严重，这对光孤子通信系统是非常有害的。数值计算结果发现，同时采用不等振幅和不等位相法，选取合适的振幅比和相对相位可以对飞秒孤子间的相互作用进行有效的抑制。     

光子晶体光纤超连续谱高阶孤子分裂的数值模拟

基于高阶非线性薛定谔方程,利用分布傅里叶方法（SSFM）数值模拟了高阶孤子在光子晶体光纤反常色散区中的传输。从脉冲形状和频谱两个方面分析讨论了三阶色散、自陡峭效应和脉冲内拉曼散射对高阶孤子传输的影响。计算结果表明：高阶效应使高阶孤子的演化不再具有周期性特性。其中,对高阶孤子分裂起主导作用的是三阶色散和孤子内拉曼散射。高阶效应均使最终频谱得到了不同程度的展宽。     

高阶效应下矢量暗孤子传输特性研究

本文研究高阶效应下矢量暗孤子的传输特性,导出了矢量暗孤子在三阶色散和五阶非线性效应下的参数演化方程组和孤子两分量间的有效相互作用能的表达式,讨论了高阶效应对孤子传输特性和孤子两分量间相互作用的影响.     

修正高阶非线性薛定谔方程的显式行波解

利用扩展的双曲正切函数法,并借助于符号计算软件Map le,研究了考虑自陡峭效应、 自频移效应后的修正高阶非线性薛定谔方程,获得了多组显示精确行波解,主要包括亮孤子解、暗孤子解和一种新形式的复合孤子解。讨论了这3种飞秒孤子解存在的参量条件,并指出了飞秒亮孤子解存在于负三阶色散区域,而飞秒暗孤子解则存在于正三阶色散区域。     

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.     

负五阶非线性下高阶孤子分裂的数值模拟

从光纤中包含五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程组出发,采用分步傅立叶算法,以五到八阶孤子为例,数值模拟了负五阶非线性对高阶孤子波形演化的影响。研究表明,负五阶非线性下高阶孤子的演化不再有周期性,而是分裂成一对较强的主脉冲和一定数量的弱脉冲,且相对于中心对称的主脉冲对和弱脉冲对都可能因相互排斥而随距离的增加相互远离,分裂成的脉冲数目及相互远离的速度将随负五阶非线性参数及孤子本身的阶数而不同。对于阶数相对低的五、六阶孤子,在较弱的负五阶非线性时,靠近中心的弱脉冲对将出现周期性的排斥和吸引现象。相比较而言,阶数高的七、八阶孤子分裂出的脉冲数一般更多,脉冲对因相互排斥而互相远离的速度也更快。     

自傅立叶光孤子的相互作用特性

用分步傅立叶变换方法数值求解非线性薛定谔方程,研究了一阶自傅立叶光孤子信号在光纤传输中的相互作用特性。证明了算法内部不存在理论误差。数值模拟结果表明：（1）一阶自傅立叶孤子对中的相互作用表现不同于一阶标准孤子对,它类似于二阶或准二阶孤子之间的相互作用特性。两孤子经历一段周期性的相互吸引后,出现强烈的相互排斥;（2）孤子相互作用特性不足以用孤子的阶去区分或分类,在同一阶的孤子中,不同的脉宽对孤子的相互作用有显著不同的影响;（3）微弱的三阶色散效应有利于抑制一阶自傅立叶孤子间的相互作用。     

高阶色散效应对孤子和孤子对传输的影响

用数值法求解含高阶色散效应的光孤子NLS方程,数值求解发现三阶色散效应使孤子脉座单边振荡和四阶色散效应使孤子脉座的双边振荡,导致临近的脉冲相互重叠和脉冲形状畸变,在孤子对间激起次脉冲,从而造成系统误码,提出重点应对三阶色散进行补偿以减小系统误码。     

随机高阶效应对孤子传输系统的影响

基于高速传输的超短光孤子脉冲传输系统中存在不可忽略的高阶效应，研究了随机高阶效应的扰动对孤子系统的影响。结果表明：随机高阶效应引起孤子到达时间抖动而降低了孤子传输系统的容量，其中随机三阶色散引起的孤子到达时间抖动方差与传输长度的三次方成正比，随机非线性色散和随机随时间变化的三阶非线性引起的孤子到达时间抖动方差与传输长度的一次方成正比     

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.     

Asymmetric nonlinear coupling and its applications to logicfunctions

The phenomena of asymmetric nonlinear coupling are studied. The study is aimed at the application of nonlinear coupling to all-optical logic functions. Asymmetric nonlinear coupling signifies the nonlinear coupling between two single-mode waveguides of different nonlinearities. The simulation results of NOT, AND, OR, and XOR logic functions are presented. Also, the sensitivities of the results to the variations of various signal and coupler parameters are discussed. The simulation results included three types of input signals: CW waves, picosecond solitons, and femtosecond solitons. Because of the effect of group-velocity dispersion, the results of CW and pulsed signals are quite different. Because of the effects of shock effect and Raman response, the results of femtosecond soliton signals differ from those of picosecond soliton signals. When picosecond solitons are used as input signals, the outputs are still solitons     

Pulse-width compression based on photonic crystal fiber

Since the first PCF was fabricated in 1996 ,PCF hasattractedthe significant attention due toits unique char-acteristics . One of the highlights is that ,according tothe flexibility of conveniently changing the core area ofPCF,a smaller mode-field area can…     

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.     

光纤放大器中孤子的量子效应

利用含时Hartree近似法得到光孤子在含光纤损耗、双光子吸收、三阶色散效应的光纤放大器中传输时的量子非线性薛定谔方程,在一定条件下,有量子态的孤子解,并由此方程讨论了经典和量子效应对孤子在光纤放大器中传输时的影响,由此进一步发现,光场算符的量子力学平均值是一系列修正的经典孤子的叠加。     

飞秒弧子脉冲在非线性定向耦合器中的传输控制研究

本文研究了超短脉冲在非线性定向耦合器中的传输控制。在飞秒级超短脉冲情况下 ,三阶色散效应变得很重要 ,需对在耦合器中的皮秒级脉冲传输控制方程进行修正。用对称分步傅里叶变换方法进行数值模拟分析 ,结果表明通过选择不同强度的正交极化同步控制脉冲 ,可对在NLDC中超短信号弧子脉冲的传输方向进行控制     

三阶孤子传输和相互作用的数值研究

用分步富里叶变换法求解三阶孤子传输的NLS方程，得到了在此条件下孤子传输的数值图形，发现三阶孤子在传输中被压缩和裂变，三阶孤子的相互作用加速了孤子的裂变。通过增加二阶色散系数可抑制孤子的裂变和孤子在传输中的相互作用。     

Kerr系数的随机扰动对光孤子传输的影响

用分步富里叶变换法求解Kerr系数随机变化的光孤子NLS方程，发现Kerr系数随机扰动对单孤子传输的影响较小，对双孤子传输的影响较大，群速色散的随机扰动在一定程度上抵消了Kerr系数随机扰动带来的影响。     

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。     

线双折射光纤与正交极化孤子碰撞的研究

从描述线双折射光纤中ｐｓ量级孤子脉冲的归一化ＮＬＳ方程出发,利用对称分步傅里叶变换计算方法,分析和归纳了正交极化孤子在双折射光纤中的碰撞数值特性,并对相关结论作了粗略探讨。