色散管理中的孤子传输研究

【摘要】： 众所周知,光纤孤子是色散效应和克尔非线性效应相互平衡而产生出来的一种特别的包络脉冲。数值模拟和实验都已经表明,光纤中的群速度色散(GVD)使脉冲在传输过程中不断展宽,而非线性使脉冲压缩,这两种对立效应相互平衡就能保持波形稳定不变,从而可以实现光孤子超长距离传输,因此它在长距离通信中是一种非常理想的信息传输载体。然而,由于光纤损耗和色散效应的存在,光孤子脉冲在光纤中长距离传输时,光纤放大器来周期性地补偿光纤损耗和周期性的色散管理补偿对于光纤传输是非常有必要的。在孤子实际传输过程中,存在很多的扰动,这些扰动导致波形放大或者脉冲展宽,致使孤子变形。因此,在孤子通信系统里,这些扰动都不能够被忽略,它们在系统中会造成一定的损害,比如放大器在放大补偿损耗的同时也导致波幅和脉冲宽度出现波动,增加了孤子到达检测窗口的时间抖动,从而降低孤子系统的通信容量。色散管理孤子(DMS)传输系统就是为了解决上述问题而提出的一种孤子传输技术,它是在由正、负色散光纤交替连接组成光纤线路上来传输孤子脉冲。 在本文中,我们建立起带有周期群速度色散图和通过周期集总放大器进行光纤损耗补偿的准理想色散管理系统的周期扰动理论模型,运用分布傅里叶方法解非线性薛定谔方程(NLS),通过数值模拟,首先研究周期二阶色散和周期三阶色散对色散管理各类形式孤子传输的影响,结果显示在考虑三阶色散后孤子的时间延迟会随着孤子传输距离而线性增加,并从中总结出相关的规律;然后应用仅仅考虑二阶色散的准理想色散管理系统的周期扰动模型,通过数值模拟,我们发现色散管理系统扰动周期长度中存在着的多个相对较差的扰动周期长度,从而肯定了多个分立的有利于孤子传输的通道的存在,特别是发现了色散管理系统周期扰动模型具有良好的光开关特性,通过对扰动参数的设置,从而进一步提高对光纤孤子传输的控制,通过改进色散管理技术大大地提升孤子的远程通信效能。