光孤子效应仿真软件设计与光孤子开关效应研究

摘要

本文以描述光脉冲在光纤中传输的广义非线性薛定谔方程为基础，讨论了该方程的分步傅里叶解法，并采用局部误差法对传统的分步傅里叶法进行了优化，使其在保持精度的前提下极大地提高了计算效率。根据理论分析，在MATLAB7.0平台上设计出了光纤中光孤子传输的仿真软件，该软件具有图形化界面，操作简便。利用该仿真软件，文中对简单光孤子和在高阶效应作用下的孤子传输进行了仿真和分析，以及仿真了孤子对间的相互作用。此外，本文还对光脉冲在光纤耦合器中的传输进行了数值分析和仿真。 本文首先介绍了目前光孤子传输系统这一课题的国内外的研究现状及描述光纤中光脉冲传输的非线性薛定谔方程解法的研究进展。第二和第三章从理论上分析了光纤中光脉冲的传输，建立了数学模型，并给出了数值求解的分步傅里叶法及其优化，还介绍了耦合模方程组的分步傅里叶解法。第四和第五章介绍了笔者设计的光纤中光脉冲传输的仿真软件，并对简单的光孤子、高阶效应影响下的孤子和孤子对间的相互作用进行了仿真，本文还对光脉冲在二芯和三芯耦合器中的传输演化进行了数值模拟。最后根据仿真数据，验证了局部误差法能大大提高计算效率的结论。第六章对全文做了总结。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1光孤子通信系统

1.2描述光纤中光脉冲传输的NLSE解法的研究进展

1.3本论文的主要工作

第2章数学模型的建立

2.1光纤中光脉冲传输模型的建立

2.2光纤的群速度色散

2.3光纤的自相位调制

2.4 GVD和SPM共同作用

2.5光脉冲开关数学模型的建立

第3章数值求解及优化

3.1简单光孤子传输的解析解

3.2分步傅里叶法求解广义薛定谔方程

3.3对称分步傅里叶法的优化

3.4耦合模方程组的分步傅里叶解法

第4章光孤子传输仿真软件的设计

4.1光孤子仿真软件

4.2 MATLAB仿真需要注意的问题

第5章光脉冲传输仿真

5.1简单光孤子仿真

5.2高阶效应的影响

5.3孤子间的相互作用

5.4光脉冲开关仿真

5.5分步傅里叶法的优化分析

第6章总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文