基于高非线性PCF中SSFS的波长变换研究

摘要

全光波长变换器作为光交换网络中一个核心交换器件，是当前研究的一个热点，利用光纤的非线性效应实现的全光波长变换具有高速的特点，而利用孤子自频移这种非线性效应还具有依功率变化，可调范围宽，转换效率高等优良特点。光子晶体光纤是最早在1992年由Russell等人提出的，这种由周期性空气孔构成的光纤具有传统光纤不可比拟的优势：色散可控，高非线性，无尽单模，大模场面积等。 本文着眼于利用高非线性光子晶体光纤中的孤子自频移效应，实现波长变换的研究，主要内容包括： 研究了高非线性光子晶体光纤的特点，比较了各种利用光纤非线性效应实现波长变换方案的不同之处，研究了孤子自频移效应的非线性薛定谔方程，分析了孤子自频移波长变换范围的影响因素。 在此基础上对基于高非线性光子晶体光纤的波长变换进行了模拟仿真，分析了输入脉冲功率、宽度、PCF长度对于波长变换的影响，同时研究了不同条件下输入噪声对于输出噪声的影响，指出了高的脉冲峰值功率会引入较高的噪声，对于多信道输出的情况，短波长方向的噪声要优于长波长，飞秒脉冲要优于皮秒脉冲。 最后，对于利用孤子自频移效应实现的波长变换在全光开关方面的应用也进行了一定的分析和展望。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1光子晶体光纤概述

1.1.1光子晶体光纤的结构与特性

1.1.2光子晶体光纤的应用

1.2全光波长变换概述

1.2.1基于光纤非线性效应的全光波长变换

1.2.2各种基于光纤非线性效应波长变换方案的比较

1.3论文研究内容和章节安排

第二章光孤子及孤子自频移效应

2.1光孤子

2.1.1光孤子的非线性薛定谔方程描述

2.1.2逆散射法求解基态孤子

2.2光纤中孤子自频移效应(SSFS)

2.2.1孤子自频移效应及其主要影响因素

2.2.2自抖效应所致功率转移

2.2.3三阶色散对SSFS输出光谱的改变

2.3本章小结

第三章基于高非线性PCF中SSFS实现的波长变换仿真研究

3.1波长变换仿真结构设计

3.1.1输入脉冲源选择

3.1.2光子晶体光纤参数

3.1.3输入输出噪声分析方法

3.2仿真结果分析

3.2.1使用SMF与PCF的SSFS比较

3.2.2输入参数与频移范围的关系

3.2.3 PCF长度对波长转换效率的改变

3.2.4输入输出噪声分析

3.2.5多信道情况下的输出噪声

3.3结果讨论

3.4本章小结

第四章基于高非线性PCF中的SSFS的全光开关

4.1光开关简介

4.1.1光开关的应用与种类

4.1.2光开关的性能指标

4.2利用高非线性PCF中SSFS实现的光开关及其仿真研究

4.2.1光开关仿真结构设计

4.2.2仿真结果分析

4.3本章小结

第五章总结与展望

参考文献

附录1论文中用到的英文缩写

致谢

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