耦合飛秒光孤子的相互作用研究.pdf

1、在光通信系統(tǒng)中，孤子通信具有著它獨(dú)特的魅力。特別是在高速通信中，其利用色散與非線性效應(yīng)相互平衡的方法，使得非線性效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)性能的不良影響大大降低。另外，光孤子通信還具有中繼距離長，誤碼率低，節(jié)約中繼成本等特點(diǎn)。現(xiàn)代光通信系統(tǒng)正在向著高速率、大容量、長距離的方向發(fā)展，光脈沖的寬度早已經(jīng)提高到了飛秒量級(jí)，隨著信號(hào)頻率的逐漸增加，其中涉及的非線性和色散效應(yīng)也越來越復(fù)雜，所以利用飛秒光孤子通信來克服這種問題具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義。
　　在高速

2、光通信系統(tǒng)中，為了提高通信速率，脈沖之間距離也要隨之壓縮，這會(huì)引起通信系統(tǒng)中光脈沖間的相互作用問題。耦合飛秒光孤子通信是集多路復(fù)用和孤子傳輸為一體的現(xiàn)代通信技術(shù)。在同一根光纖中傳輸多路信號(hào)時(shí)也會(huì)引起相互干擾的問題，對(duì)通信造成嚴(yán)重影響。本文利用基于符號(hào)計(jì)算的雙線性法，對(duì)不同高速通信系統(tǒng)中的光孤子進(jìn)行解析求解，并對(duì)孤子間的相互作用進(jìn)行分析。具體完成工作如下：
　　1.在波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中，利用多種不同波長的載波來傳遞信號(hào)，并最終

3、耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)了傳輸容量的倍增。但是在WDM系統(tǒng)中不同波長脈沖之間的相互干擾，一直是提高復(fù)用效率的難點(diǎn)。本文將利用孤子傳輸來克服不同波長信號(hào)間的相互干擾問題，同時(shí)對(duì)每一路信號(hào)中脈沖間的相互作用進(jìn)行研究。在高速 WDM系統(tǒng)中，孤子脈沖的傳輸模型為 N路耦合高階非線性薛定諤方程(N-CHNLSE)。我們將利用雙線性方法對(duì)N-CHNLSE模型進(jìn)行孤子求解，對(duì)每一路的傳輸狀態(tài)進(jìn)行觀察，并通過改變其中一路孤子脈沖的傳輸狀態(tài)，對(duì)產(chǎn)

4、生的相互作用進(jìn)行研究。
　　2.在雙折射光纖中，脈沖傳播時(shí)會(huì)形成x和y兩個(gè)方向的偏振態(tài)，科學(xué)家們利用這種特性可以實(shí)現(xiàn)偏振復(fù)用來提高通信容量。而光脈沖以孤子的形式傳播時(shí)，可以可以克服普通光脈沖無法保持恒定的偏振態(tài)的困擾。在雙折射光纖中，孤子脈沖不僅可以保持強(qiáng)度和波形不變，還能實(shí)現(xiàn)偏振態(tài)穩(wěn)定傳輸?shù)男Ч?。本文將?duì)雙折射光纖中的高維飛秒耦合亮孤子和暗孤子進(jìn)行探索，研究的模型為(3+1)維耦合高階非線性薛定諤方程。我們將利用雙線性方法對(duì)模型

5、求亮、暗孤子解，在不同平面上觀察孤子的傳輸演化情況，并改變孤子的狀態(tài)，對(duì)孤子間的相互作用進(jìn)行研究。并且，經(jīng)過退化得到了(2+1)維耦合飛秒光孤子。
　　3.在耦合飛秒光脈沖滿足的傳輸模型的基礎(chǔ)上，本文將對(duì)最近幾年在光學(xué)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的另一種特殊波形“光怪波”進(jìn)行探索。通過對(duì)傳輸模型的拓展，本文利用雙線性法得到了多維的耦合飛秒呼吸子和光怪波，并分析了它們?cè)陂L度、寬度、峰值等方面的特性，發(fā)現(xiàn)了光學(xué)怪波在通信系統(tǒng)中同樣擁有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值