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单模光纤中二阶孤子间相互作用研究

作　者: 王飞
导　师: 苗润才
学　校: 陕西师范大学
专　业: 光学
关键词: 二阶孤子衰变相互作用逆散射束缚态
分类号: TN818
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 62次
引　用: 1次
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内容摘要

对于光学孤子间相互作用问题，现有的研究主要集中于基孤子间相互作用，而针对高阶孤子间相互作用问题的研究相对较少。本文通过数值计算，对时域上相邻的两个二阶孤子在单模光纤中的传输行为进行了模拟，研究了它们之间的相互作用。对于皮秒量级的双光学孤子输入，分别考虑相位相同和相位相反两种情况，通过数值求解标准化非线性薛定谔方程，模拟了二阶孤子对及时域上相邻的基孤子和二阶孤子、基孤子和三阶孤子的传输行为，并运用逆散射理论和基孤子相互作用理论对结果进行解释。主要结论如下：一、时域上相邻的两个二阶孤子在单模光纤中传输时都发生衰变；衰变产生的大振幅基孤子群速度保持不变，不发生偏移；两个小振幅基孤子相互“吸引”(同相位)或“排斥”(反相位)。二、时域上相邻等脉宽的基孤子和二阶孤子在单模光纤中传输时，二阶孤子发生衰变；衰变产生的大振幅基孤子群速度保持不变，不发生偏移；初始输入的基孤子与二阶孤子衰变产生的小振幅基孤子相互“吸引”(同相位)或“排斥”(反相位)。三、时域上相邻等脉宽的基孤子和三阶孤子在单模光纤中传输时，构成三阶孤子的最小振幅的基孤子脱离三阶孤子，与初始输入的基孤子相互“吸引”(同相位)或“排斥”(反相位)；当最小振幅的基孤子脱离三阶孤子后，三阶孤子的剩余部分逐渐演化成两个峰值基本相等的脉冲，并在传输过程中相互远离。对于飞秒量级光学孤子，我们通过数值求解标准化高阶修正非线性薛定谔方程，分别模拟了在三种高阶效应(三阶色散，自陡峭，自频移)影响下二阶孤子及二阶孤子对的传输行为，并对结果进行解释。主要结论如下：一、在高阶效应影响下，二阶孤子在单模光纤中传输时发生衰变；正的初始频移可以加剧由三阶色散效应引起的衰变；负的初始频移可以抑制由三阶色散效应引起的衰变；随着高阶非线性效应(自陡峭，自频移)的增强，衰变产生的小振幅基孤子与大振幅基孤子的峰值强度比逐渐减小。二、时域上相邻的两个二阶孤子在存在高阶效应时也都发生衰变，但导致它们衰变的主要因素是高阶效应，而孤子间相互作用则使两个二阶孤子的衰变规律互不相同。衰变规律的不同主要表现在：两个二阶孤子并不是同时衰变，衰变后两个小(大)振幅基孤子并不完全相同。

全文目录

第一章引言  7-9
  1.1 背景  7
  1.2 本文主要工作  7-9
第二章皮秒量级二阶孤子间相互作用  9-29
  2.1 基本理论  9-17
    2.1.1 非线性薛定谔方程  9-11
    2.1.2 逆散射方法  11-13
    2.1.3 基孤子相互作用理论  13-17
  2.2 二阶孤子间相互作用  17-23
    2.2.1 数值计算结果及分析  18-22
    2.2.2 结论  22-23
  2.3 基孤子与高阶孤子间相互作用  23-29
    2.3.1 数值计算结果及分析  23-28
    2.3.2 结论  28-29
第三章飞秒量级二阶孤子间相互作用  29-54
  3.1 基本理论  29-30
    3.1.1 高阶修正非线性薛定谔方程  29-30
  3.2 三阶色散  30-39
    3.2.1 单个二阶孤子  30-35
      3.2.2-1 数值计算结果及分析  30-35
      3.2.1-2 结论  35
    3.2.2 二阶孤子对  35-39
      3.2.2-1 数值计算结果及分析  35-39
      3.2.2-2 结论  39
  3.3 自陡峭  39-46
    3.3.1 单个二阶孤子  39-43
      3.3.1-1 数值计算结果及分析  40-42
      3.3.1-2 结论  42-43
    3.3.2 二阶孤子对  43-46
      3.3.2-1 数值计算结果及分析  43-45
      3.3.2-2 结论  45-46
  3.4 自频移  46-54
    3.4.1 单个二阶孤子  46-49
      3.4.1-1 数值计算结果及分析  47-49
      3.4.1-2 结论  49
    3.4.2 二阶孤子对  49-54
      3.4.2-1 数值计算结果及分析  49-52
      3.4.2-2 结论  52-54
总结  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-60
攻读学位期间的研究成果  60

单模光纤中二阶孤子间相互作用研究

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