超连续谱在光纤中产生的研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyofSupercontinuumGeneratedInOpticalFibreCandidate:JiangHaoMajor:Opto-electronicsInformationEngineeringSupervisor:ViceProf.NieMingjuHuazhongUniversityofScien

2、ce&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向

3、国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着互联网容量的快速增长，光纤通信也在向着大容量、高速率、长距离的方向不断发展。这对通信系统的信道数量以及输入频谱的宽度有着更高的要求。超连续谱

4、在中心波长附近频谱平坦且覆盖范围大，用于多波长输出是非常有意义的。而光纤由于自身的一些优点，故可以被用于产生超连续谱。本论文将围绕下面几个方面来对光纤中的超连续谱进行研究。首先介绍了光脉冲在光纤中展宽的原理，在此基础上，重点阐述了对光纤中的超连续谱展宽的非线性效应：自相位调制（SPM），交叉相位调制（XPM），四波混频（FWM）以及受激拉曼散射（SRS）；之后又介绍了光纤中的色散：模式色散，材料色散与波导色散。并指出影响脉冲在光纤中展宽的主要因素是SPM与因为色散导致的FWM。其次介绍了光波在光纤中

5、所满足的基本方程。从麦克斯韦方程组出发，进一步阐述了光波在光纤中的传输过程并最终推导出描述光波传输特性的广义薛定谔方程。通过使用分步傅里叶方法可以对该方程进行数值求解。在Matlab平台上通过用分步傅里叶方法对光脉冲在光纤中的传播进行了仿真，仿真结果与前面介绍的各种效应产生的影响相吻合，对光纤可以将输入脉冲的频谱展宽这一重要特性进行了验证。最后介绍了基于光纤产生超连续谱系统的构成并重点介绍了各种用于产生超连续谱的特种光纤；并通过Matlab仿真了光脉冲在高非线性光纤、色散平坦渐减光纤以及光子晶体光纤

6、中所产生的超连续谱，并对这些结果进行了定性的分析；随后，继续通过仿真系统的分析了输入脉冲的峰值功率、半高宽以及光纤长度对超连续谱带宽的影响，得到了符合理论分析的结果；通过前面的分析对仿真参数进行了优化，最终得到了在各个方面都满足课题要求，列出具体指标）且易于实现的输出结果。关键词：超连续谱光纤非线性效应色散分步傅里叶方法I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththerapidgrowthoftheInternetcapacity,fiber-opticcommunicationwillte

7、ndtolarge-capacity,high-speed,long-rangedevelopment.Thisleadstoahigherdemandonthenumberofchannelsofthecommunicationsystemaswellasthewidthoftheinputspectrum.SupercontinuumhasaflatbandnearthecenterwavelengthanditisverymeaningfultoMulti-wavelengthoutput.d

8、uetosomeadvantagesofitsown,Opticalfibercanbeusedtogeneratesupercontinuum.Thisarticlewillfocusonthefollowingaspectsoffibersupercontinuumstudy.FirstWehaveintroducedtheprincipleofinputpulsesbroadeninginfiber,onthisbasis,Wefocusedonthenonli