光孤子通信系统中光孤子传输特性的研究

摘要

当前，光纤通信网己成为现代长途干线通信网的主体，但是随着信息业务特别是数据业务和因特网业务的快速增长，目前光纤传输系统的容量已不能满足商业应用的要求，而且光纤通信系统本身也存在很大的缺陷，就是光纤色散使光脉冲沿光纤传输时被展宽，因此迫切需要找到一种切实可行的解决方法。非线性光纤光学的研究表明，光纤非线性自相位调制效应(Kerr效应)能够使光脉冲在光纤反常色散区中传输时被压窄，所以人们提出了利用光纤非线性自相位调制效应来抵消光纤色散的思想，由此提出了光孤子通信。光孤子通信是20世纪80年代初期出现的一种新颖的非线性全光长距离通信，是新一代高速长距离通信的优选方案。 光孤子的传输是光孤子通信系统的核心问题，是实现超高速、超长距离全光通信的基础。影响光孤子传输的因素很多，例如光纤损耗、孤子间的相互作用、各种高阶效应以及参量随机变化等等，因此研究光孤子在光纤中的演化过程及其在光纤介质中的传输特性就显得非常重要。 考虑到光纤重要的线性和非线性效应，如光纤损耗，群速度色散，高阶色散效应，非线性Kerr效应，自陡效应，受激拉曼效应等，本文首先介绍了光孤子通信中的基本概念，然后运用对称分步Fourier方法数值求解了描述光脉冲在光纤中传输的非线性Schrodinger方程，最后模拟了孤子在理想无损无扰动光纤中及存在多种扰动影响下的传输演化特性，并提出了相应的抑制孤子间相互作用的方法。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2光孤子通信的研究进展及发展前景

1.2.1国内光孤子通信的研究进展

1.2.2国外光孤子通信的研究进展

1.2.3光孤子通信的发展前景

1.3本论文研究的目的、意义和方法

1.4论文结构

第二章光孤子通信中的基本概念

2.1孤立子与光孤子(optical soliton)

2.2光孤子通信

2.2.1光孤子通信的特点

2.2.2影响光孤子传输特性和通信容量的主要因素

2.2.3光孤子通信的优点

2.3光纤的线性特性

2.3.1光纤损耗

2.3.2光纤色散

2.4光纤的非线性特性

2.5分步Fourier数值方法

第三章光孤子传输的基本特性

3.1引言

3.2理想孤子模型及数值解

3.3计算结果与分析

3.3.1单孤子的传输

3.3.2两孤子的传输

3.3.3多孤子的传输

3.4本章小结

第四章光孤子通信系统的扰动分析

4.1引言

4.2光纤损耗的影响

4.2.1数值模型

4.2.2计算结果及分析

4.3三阶色散、非线性色散及拉曼效应对光孤子传输的影响

4.3.1HNLS方程的模型及数值解

4.3.2模拟结果及分析

4.4三阶色散与Kerr系数随机扰动同时作用的影响

4.4.1引言

4.4.2 论模型与数值方法

4.4.3计算结果及其分析

4.5本章小结

第五章结束语

致谢

参考文献

附录