光孤子通信系統(tǒng)傳輸特性及其偏振模色散的研究.pdf

1、光纖通信系統(tǒng)以其傳輸速度快、傳輸距離遠、信息容量大、保密性強等優(yōu)勢而備受人們的青睞，并已成為現(xiàn)代通信的主體。光孤子通信是一種全新的超高速、大容量、超長距離的非線性全光通信技術(shù)。它以非線性光學(xué)作為理論基礎(chǔ)，降低或克服了光纖色散對光信號傳輸?shù)南拗?，通信距離可達數(shù)萬公里，并適用于波分復(fù)用和光時分復(fù)用長距離高速光纖通信，是進一步提高光纖通信系統(tǒng)容量的最佳通信方式。本論文旨在研究光孤子在單模光纖中的傳輸特性以及光孤子通信系統(tǒng)中的高階非線性效應(yīng)和偏

2、振模色散對光孤子傳輸?shù)挠绊懠捌湟种茊栴}。論文在分析光孤子傳輸?shù)幕驹砗托再|(zhì)的基礎(chǔ)上，就光孤子通信系統(tǒng)中的若干問題進行了初步探討，重點研究了高階非線性效應(yīng)——拉曼自頻移效應(yīng)和偏振模色散對光孤子傳輸特性和孤子之間相互作用的影響及其抑制。 論文首先對光孤子通信的基本概念和影響光孤子通信系統(tǒng)的傳輸特性和傳輸容量的主要因素進行了分析和介紹，簡述了當(dāng)前光孤子通信的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展前景；其次，利用數(shù)值方法——對稱分步傅立葉算法求解了描述單模光

3、纖中光脈沖傳輸?shù)幕痉匠獭蔷€性薛定諤方程和高階修正的非線性薛定諤方程，重點討論了單模光纖中光孤子的形成機制，分析了光孤子脈沖的傳輸特性;再次，作為比較，論文在不考慮高階非線性效應(yīng)的情況下，從初始入射脈沖的相位差和相對振幅兩個角度分析了孤子脈沖之間相互作用，而后詳細討論了在脈沖內(nèi)拉曼散射效應(yīng)影響下，同相和反相相鄰基態(tài)和高階孤子之間的相互作用，分析了孤子之間的相互作用對定時抖動的影響和脈沖內(nèi)拉曼散射效應(yīng)對孤子頻移的影響，并提出和證明了非

4、線性增益和濾波控制對脈沖內(nèi)拉曼散射效應(yīng)影響下孤子脈沖之間相互作用的有效抑制；然后，以描述光脈沖在雙折射光纖中傳輸過程的耦合非線性薛定諤方程作為理論模型，利用分步傅立葉算法從時域角度模擬了光孤子的演化過程，從頻域角度分析了頻譜的變化，同時研究了雙折射光纖中相鄰?fù)嗪驼还伦又g的相互作用，并分析了相對振幅、初始入射功率以及偏振模色散對相鄰光孤子脈沖之間相互作用的影響；最后，以Manakov方程作為分析偏振復(fù)用孤子系統(tǒng)的理論模型，論文研究了

5、偏振復(fù)用系統(tǒng)中多個孤子脈沖之間的相互作用，分析了偏振復(fù)用孤子脈沖之間的相互作用對偏振復(fù)用孤子系統(tǒng)定時抖動的影響，并針對這一問題提出了利用非線性增益來有效抑制偏振復(fù)用系統(tǒng)中孤子脈沖之問相互作用的解決方案。 在論文的最后對本文工作進行了較為系統(tǒng)的總結(jié)和展望。在已有的理論基礎(chǔ)和已得到的研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，對光孤子通信系統(tǒng)中的有待進一步開展的后續(xù)工作，如各種高階非線性效應(yīng)及其聯(lián)合作用、偏振模色散和孤子之間的相互作用對光孤子通信系統(tǒng)的影響及