光纤通信光孤子通信系统中自相似脉冲的研究精选.doc

光孤子通信系统中自相似脉冲的研究 摘 要 在正常色散条件下，超短光脉冲在光纤放大器中可以演化成具有线性啁啾的自相似抛物脉冲，其演化结果可影响脉冲的压缩质量。本文采用分步傅里叶方法研究了在正常色散光纤放大器中，初始输入脉冲宽度、能量、光纤增益和色散系数对超短脉冲自相似演化结果的影响。 发现色散长度是脉冲能否实现自相似演化的关键因素。当色散长度与光纤长度相近(几倍) 时，脉冲可以实现自相似演化；两者相差越大，脉冲的自相似演化程度越差。另外，增加初始脉冲能量可以加速脉冲的自相似演化，缩短自相似演化的距离。放大器总增益一定时，增益系数越大，脉冲受非线性扭曲的影响越大，使脉冲的自相似演化结果越差。 关键词 增益色散抛物渐近，自相似脉冲，线性啁啾，正常群速度色散 ABSTRACT In the condition of normal dispersion, ultrashort optical pulse can evolve into self similarity parabolic pulse with the chirp linear in fiber amplifier and its evolution results can affect the compression quality of the pulse. This paper present the affect of evolution result of the ultrashort pulse’s self similarity from initial input pulse width, energy, optical fiber gain and dispersion coefficient by using split step Fourier method in normal dispersion fiber amplifiers and find that the length of dispersion is the key factor of whether the pusle can achieve the self similarity evolution.When the length of dispersion is similar to(several times) that of fiber,the pusle can achieve self similarity evolution.And the bigger the difference between them,the worse degree of self similarity evolution.In addition,increase initial pusle energe can accelerate the self similarity evolution of the pusle and shorten the length of self similarity evolution.When the total gain of the amplifier is certain,the greater the gain coefficient,the large the nonlinear distortion influence of the pusle,which contribute to worse self similarity evolution result of the pusle. Key Words: Gain dispersion parabolic asymptote,Self similarity pusle, Linear chip,Normal GVD 目 录 第一章 绪论 4 1.1 题研究的背景及意义 4 1.2 本文研究的内容 6 第二章 本课题研究的基础与方法 6 2.1 光纤放大器的基本特性 6 2.1.1 光纤放大器增益 8 2.1.2 光纤色散 9 2.1.3 光纤的非线性特性 12 2.2 光纤放大器中自相似抛物脉冲的形成及特点 12 2.3输入脉冲的自相似演化条件 14 2.4求解非线性薛定谔方程的分步傅立叶方法 14 2.4.1 光谱/时间窗口的选取 16 2.4.2 选择步长 17 第三章 自相似脉冲的演化特性 17 3.1 恒定增益光纤中自相似脉冲演化数学模型 17 3.2 恒定增益光纤参量及算法程序 19 3.3 自相似脉冲恒定增益光纤中的演化 20 3.4 脉冲自相似演化的渐进性 22 3.4.1 脉冲演化的峰值渐进性分析 22 3.4.2 脉冲演化的脉宽渐进性分析 25 3.5 自相似脉