光纖中超短激光脈沖傳輸的色散及非線性效應研究.pdf

1、本論文在光與物質相互作用的半經典理論的框架下，研究了光纖的色散和非線性效應對超短激光脈沖和編碼序列脈沖傳輸特性的影響。主要內容包括光與物質近共振相互作用、高階效應對光脈沖傳輸的影響、摻餌光纖中的非線性效應以及色散效應對于OCDMA系統動態(tài)傳輸和誤碼性能的影響。 首先描述了含高階項的擴展非線性薛定諤(ENLS)方程、二能級體系的Maxwell-Bloch(MB)耦合方程以及NLS-MB耦合的系統方程的基本原理，并建立了這些方程的數

2、值計算方法和計算程序。數值計算結果表明，所建立的數值算法和計算程序，具有良好的收斂性和可靠性，并可保持算法的誤差階數。 接下來，通過數值求解MB方程，由此分析了二能級體系與超短激光脈沖相互作用的光傳輸特性；然后，研究了均勻展寬下二能級體系中光面積演化規(guī)律。 其次，采用分步快速傅里葉算法數值求解了ENLS方程，研究了五階非線性效應對光脈沖在光纖中傳輸的影響，計算結果表明五階非線性效應會對光脈沖在光纖中的傳播產生調制不穩(wěn)定性

3、，而忽略光纖的損耗時，光脈沖保持絕熱傳輸；同時研究了三階色散效應對光孤子傳輸的影響，結果顯示三階色散會引起光孤子脈沖形狀的畸變，而高階非線性效應對其有一定的補償作用。 再次，用耦合的NLS-MB方程研究了光脈沖在摻鉺光纖中的傳輸過程，采用分步傅立葉和有限差分的數值計算方法，研究了此傳輸過程中形成光孤子的條件、孤子脈沖半高寬隨傳輸距離的改變。最后，分析了群速度色散(GVD)效應對OCDMA系統性能的影響。討論了色散效應對于OCDM

4、A系統動態(tài)傳輸波形及解碼輸出的影響和系統誤碼性能的影響。對于多用戶的城域網的OCDMA典型傳輸模型，研究了如何利用色散補償光纖，減少傳輸劣化，增加系統傳輸和解碼的抗干擾能力；同時，對非相干的直接序列OCDMA系統，在特定傳輸條件下，引入GVD和SPM聯合作用下的脈沖展寬因子，推導脈沖展寬后系統誤碼率的表達式，并由計算機模擬出實驗結果，從而分析三階色散對OCDMA系統誤碼率的影響以及一維碼和二維碼誤碼性能的比較。由于OCDMA系統在通信領