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单模光纤中二阶孤子间相互作用研究

王飞  
【摘要】:对于光学孤子间相互作用问题,现有的研究主要集中于基孤子间相互作用,而针对高阶孤子间相互作用问题的研究相对较少。本文通过数值计算,对时域上相邻的两个二阶孤子在单模光纤中的传输行为进行了模拟,研究了它们之间的相互作用。 对于皮秒量级的双光学孤子输入,分别考虑相位相同和相位相反两种情况,通过数值求解标准化非线性薛定谔方程,模拟了二阶孤子对及时域上相邻的基孤子和二阶孤子、基孤子和三阶孤子的传输行为,并运用逆散射理论和基孤子相互作用理论对结果进行解释。主要结论如下: 一、时域上相邻的两个二阶孤子在单模光纤中传输时都发生衰变;衰变产生的大振幅基孤子群速度保持不变,不发生偏移;两个小振幅基孤子相互“吸引”(同相位)或“排斥”(反相位)。 二、时域上相邻等脉宽的基孤子和二阶孤子在单模光纤中传输时,二阶孤子发生衰变;衰变产生的大振幅基孤子群速度保持不变,不发生偏移;初始输入的基孤子与二阶孤子衰变产生的小振幅基孤子相互“吸引”(同相位)或“排斥”(反相位)。 三、时域上相邻等脉宽的基孤子和三阶孤子在单模光纤中传输时,构成三阶孤子的最小振幅的基孤子脱离三阶孤子,与初始输入的基孤子相互“吸引”(同相位)或“排斥”(反相位);当最小振幅的基孤子脱离三阶孤子后,三阶孤子的剩余部分逐渐演化成两个峰值基本相等的脉冲,并在传输过程中相互远离。 对于飞秒量级光学孤子,我们通过数值求解标准化高阶修正非线性薛定谔方程,分别模拟了在三种高阶效应(三阶色散,自陡峭,自频移)影响下二阶孤子及二阶孤子对的传输行为,并对结果进行解释。主要结论如下: 一、在高阶效应影响下,二阶孤子在单模光纤中传输时发生衰变;正的初始频移可以加剧由三阶色散效应引起的衰变;负的初始频移可以抑制由三阶色散效应引起的衰变;随着高阶非线性效应(自陡峭,自频移)的增强,衰变产生的小振幅基孤子与大振幅基孤子的峰值强度比逐渐减小。 二、时域上相邻的两个二阶孤子在存在高阶效应时也都发生衰变,但导致它们衰变的主要因素是高阶效应,而孤子间相互作用则使两个二阶孤子的衰变规律互不相同。衰变规律的不同主要表现在:两个二阶孤子并不是同时衰变,衰变后两个小(大)振幅基孤子并不完全相同。


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