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特的魅力。特別是在高速通信中，其利用色散與非線性效應相互平衡的方法，使得非線性效應對系統(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?，F(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，隨著信號頻率的逐漸增加，其中涉及的非線性和色散效應也越來越復雜，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時也會引起相互干擾的問題，對通信造成嚴重影響。本文利用基于符號計算的雙線性法，對不同高速通信系統(tǒng)中的光孤子進行解析求解，并對孤子間的相互作用進行分析。具體完成工作如下：
　　1.在波分復用(WDM)系統(tǒng)中，利用多種不同波長的載波來傳遞信號，并最終

3、耦合到同一根光纖中進行傳輸，實現(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，一直是提高復用效率的難點。本文將利用孤子傳輸來克服不同波長信號間的相互干擾問題，同時對每一路信號中脈沖間的相互作用進行研究。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N-CHNLSE模型進行孤子求解，對每一路的傳輸狀態(tài)進行觀察，并通過改變其中一路孤子脈沖的傳輸狀態(tài)，對產(chǎn)

4、生的相互作用進行研究。
　　2.在雙折射光纖中，脈沖傳播時會形成x和y兩個方向的偏振態(tài)，科學家們利用這種特性可以實現(xiàn)偏振復用來提高通信容量。而光脈沖以孤子的形式傳播時，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度和波形不變，還能實現(xiàn)偏振態(tài)穩(wěn)定傳輸?shù)男Ч?。本文將對雙折射光纖中的高維飛秒耦合亮孤子和暗孤子進行探索，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)，對孤子間的相互作用進行研究。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上，本文將對最近幾年在光學領域發(fā)現(xiàn)的另一種特殊波形“光怪波”進行探索。通過對傳輸模型的拓展，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，并分析了它們在長度、寬度、峰值等方面的特性，發(fā)現(xiàn)了光學怪波在通信系統(tǒng)中同樣擁有著極其重要的應用價值