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色散振荡光纤中振荡参数对增益边带的影响

任晋萍  
【摘要】:近些年,光纤通信向超高速、超长距离、高比特的方向发展,光纤色散、非线性和损耗是影响光脉冲稳定传输的因素。随着光纤接续技术的提高和掺饵光纤放大器(EDFA)的使用,光纤损耗不再是限制光纤通信发展的主要因素。一般情况,色散效应引起脉冲时域展宽,非线性效应使脉冲频谱展宽,而色散和非线性效应之间相互作用导致调制不稳定性。调制不稳定性可以使连续波产生增益边带,也可以引起脉冲序列的产生,通常这些情况发生在光纤中的反常色散区域。本文具体研究在正常色散下,色散振荡光纤中色散的平均值、振幅、周期及增益损耗对准连续泵浦波输出端调制不稳定性增益频谱图的影响,并采用解析分析和数值计算两种方法研究对比。本论文的主要内容包含以下几个方面:(1)从经典的Maxwell方程出发,详细推导本文的研究模型——非线性薛定谔方程。同时介绍线性稳定性分析的方法以及研究脉冲传输的数值方法——分布傅立叶方法。(2)基于光脉冲传输满足的非线性薛定谔方程,利用线性稳定性分析的方法求出色散管理系统中调制不稳定性增益谱的解析解,为后续数值模拟和解析结果对比提供理论基础。其次研究初始高斯型准连续波的形状对增益边带的影响,发现当半宽度比较大时才能得到多组增益边带。(3)在色散振荡光纤中,研究平均色散、色散振荡周期和色散振荡振幅以及增益或损耗对准连续泵浦波输出调制不稳定性增益边带的影响。随着平均色散和色散振荡周期的增加,各阶边带中心向频谱的中心频率移动,并且相对应的增益值逐渐减小。当色散振荡振幅增加时,出现边带的分裂。在强色散振荡下考虑增益或损耗对输出边带频谱的影响,结果发现分裂处的内外边带得到不同程度的抑制。


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