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单模光纤中飞秒光孤子的研究

作 者: 王凤姣
导 师: 唐翌
学 校: 湘潭大学
专 业: 理论物理
关键词: 光孤子 光孤子通信 龙格-库塔方法 分裂步长快速傅里叶变换方法 高阶非线性薛定谔方程 自陡峭 自频移
分类号: TN818
类 型: 硕士论文
年 份: 2003年
下 载: 350次
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内容摘要


1973年,Hasegawa等人从理论上预言在光纤中当色散与非线性相平衡时光脉冲能形成孤立波,1980年Bell实验室Mollenauer等人首次在实验上观察到光孤子,自此,光孤子的研究一直非常活跃,并且在理论和实验研究方面都已取得了惊人的进展。但近年来,为了进一步提高光纤通信系统容量,对超短光脉冲(飞秒孤子)的传输研究越来越引起人们的重视。而此时,原来往往被忽略的一些高阶效应(如高阶色散、自陡峭自频移等)显得非常重要而必须考虑。本文对光孤子传输时所服从的标准的非线性薛定谔方程和修正的非线性薛定谔方程分别进行了数值模拟和解析求解,得出了一些非常有意义的结果。全文共分六章:在第一章中,我们简要介绍孤子理论的基础,特别是给出了单模光纤中光孤子的产生机理与光孤子的应用情况,最后对分裂步长快速傅里叶变换方法、龙格-库塔方法等几种数值方法作了简单的介绍。第二章给出了光孤子通信系统的组成、原理及影响光孤子通信的诸多因素。第三章数值模拟了不同初始条件下单光孤子的传输演化过程及双孤子的相互作用过程。第四章中,我们简单叙述了扩展的非线性薛定谔方程的引入、推导及研究现状,重点运用幅度—相位变换方法研究了此方程,并得出了它的亮、暗孤子解。第五章我们运用小幅度近似方法求解高阶非线性薛定谔方程,得出了它的亮、暗孤子解。最后一章是对本文的总结及对今后工作的展望。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-25
前言  25-27
第一章 基本理论与方法  27-41
  第一节 孤子理论基础  27-30
  第二节 单模光纤中的光孤子  30-35
  第三节 数值方法简介  35-41
第二章 光纤孤子通信  41-48
  第一节 光纤孤子通信系统的组成及原理  41-43
  第二节 影响光孤子通信的主要因素及解决办法  43-48
第三章 光孤子传输过程的数值模拟  48-56
  第一节 标准的非线性薛定谔方程的孤子解  48
  第二节 单孤子的传输演化过程  48-50
  第三节 双孤子之间的相互作用  50-55
  第四节 小结  55-56
第四章 考虑自陡峭效应的非线性薛定谔方程的亮暗孤子解  56-64
  第一节 引言  56-57
  第二节 模型的建立及研究现状  57-59
  第三节 扩展的非线性薛定谔方程的亮暗孤子解  59-63
  第四节 小结  63-64
第五章 高阶非线性薛定谔方程的亮暗孤子解  64-72
  第一节 高阶效应作用下的光孤子传输方程  64-65
  第二节 高阶非线性薛定谔方程的亮暗孤子解  65-71
  第三节 小结  71-72
第六章 总结和展望  72-75
  第一节 总结  72-73
  第二节 展望  73-75
参考文献  75-84
主要符号说明  84-85
攻读硕士期间所写论文  85-86
致谢  86

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 馈线设备(传输线和波导) > 光纤传输线、光缆
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