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高斯型脉冲在光纤中传输特性的研究

桑志文  
【摘要】:本文首先简要地概述了光纤通信技术的发展和现状,然后根据MNLS方程,引入高斯型脉冲的尝试解,采用变分法,推导出在一般情况、无微扰、小损耗微扰、三阶色散微扰、五阶非线性微扰、耦合相互作用微扰等六种不同情况下高斯型脉冲各参数(振幅A、脉宽a、啁啾b、频率ψ、中心位置ξ、相位φ)随传输距离Z的演化方程组;在此基础上,讨论了各参数随传输距离Z的演化特性,并且得到了无微扰、小损耗微扰、三阶色散微扰、五阶非线性微扰四种作用下的参数ω、ξ、a、b的解析解:重点讨论了无微扰、三阶色散微扰、五阶非线性微扰三种情况下,初始啁啾对脉宽的影响及三阶色散系数β和五阶非线性系数γ对脉宽的影响,并作出了相应的曲线图形。 通过分析得到: (1)各种情况下,啁啾对光纤中传输的高斯型脉冲均有影响;其中,小损牦只对相位φ产生影响; (2)三阶色散、五阶非线性和耦合相互作用微扰均会激起啁啾: (3)在三阶色散微扰作用下,其啁啾b对振幅A、脉宽a、频率ω、中心位置ξ、相位φ的演化规律有直接影响,且使高斯型脉冲产生展宽效应; (4)五阶非线性微扰产生的啁啾对位相φ有直接的影响,同时对高斯型脉冲产生压缩效应。 (5)耦合相互作用微扰产生的啁啾与三阶色散微扰作用的情况相似,对振幅、脉宽、频率、中心位置、相位的演化规律都有直接的影响,而且破坏了高斯型脉冲的绝热特性; (6)啁啾对脉宽的影响比三阶色散微扰和五阶非线性微扰对脉宽的影响来得更严重,为确保高斯型脉冲的高质量传输,我们必须将这些不利因素的绝对值控制在尽量小的范围内。


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