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运用有限差分法研究光纤光栅中布拉格孤子的传输

王春雨  
【摘要】:在光纤光栅中,当入射光脉冲的波长在禁带外并接近其边缘时,光栅的结构色散是最主要的,材料色散和波导色散等可忽略,在色散曲线的上部分,光脉冲在自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)和反常群速度色散(GVD)的共同作用下形成布拉格孤子。本文着眼于这一机制,运用有限差分法对光纤光栅中布拉格孤子的传输进行数值模拟,进而研究光栅色散渐减和损耗对布拉格孤子传输的影响。本文第一部分运用耦合模理论推导了在光纤光栅中传播的光的基本传输方程以及给出各个参数的物理意义。第二部分着重分析了光栅的线性和非线性色散曲线以及布拉格孤子的形成机制。第三部分对均匀光纤光栅中布拉格孤子的形成和相互作用进行了数值模拟。结果表明,在一定输入峰值功率下可形成稳定的布拉格孤子传输,同时发现随着布拉格孤子间隔的变化,布拉格孤子之间会相互吸引和相互排斥。第四部分研究了光栅损耗和色散渐减对布拉格孤子传输的影响。结果表明,光栅损耗和光栅色散渐减相互补偿,实现了布拉格孤子在光纤光栅中稳定地传输。第五部分总结了本文,给出结论。


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