光孤子的形成及光通信中应用毕业论文.doc

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1、兰州交通大学毕业设计（论文）光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光孤子的形成及光通信中应用光朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典光孤子的形成及光通信中应用毕业论文目录朗读显示对应的拉丁字符的拼音第一章概述11.1光孤子的基本概念11.2光孤子的特点21.3光孤子的研发历程2第二章光孤子传输基础

2、及其系统关键技术52.1光孤子传输基础52.1.1光孤子形成的机理52.2光孤子传输原理52.2.1光纤中光孤子传输遵循的非线性薛定愕方程82.2.2光孤子传输的基本性质102.2.3影响光纤孤子传输特性和传输容量的主要因素112.3光孤子传输系统及其关键技术142.3.1光孤子传输系统142.3.2系统的关键技术152.4光孤子传输系统实验研究现状及展望17第三章光孤子源183.1光孤子源实验研究183.1.1.增益开关半导体激光器183.1.2F-P滤波器213.1.3掺饵光纤放大器223.2被动锁模光纤环形孤子激光器223.2.1被动锁模光纤环形孤子激光器的结

3、构和工作原理233.2.2激光器稳定性的分析243.3主动锁模光纤环形孤子激光器273.3.1主动锁模光纤孤子激光器的结构273.3.2主动锁模孤子激光器输出的孤子脉冲宽度与其结构参数的关系283.4主被动锁模光纤环形孤子激光器的结构333.4.1数学模型3450兰州交通大学毕业设计（论文）3.4.2数值模拟353.4.3激光器稳定性的分析36第四章光孤子放大器404.1掺饵光纤放大器（EDFA）404.2掺饵光纤放大器的一般特性414.3超短光孤子在掺铒光纤放大器中的放大424.4超短光孤子在放大环镜中的放大44总结49致谢50参考文献5150兰州交通大学毕业设计

4、（论文）字典50兰州交通大学毕业设计（论文）第一章概述1.1光孤子的基本概念"孤子"是英文soliton的译名，最早是英国海军工程师于1834年偶然发现的船舶在河流中航行时形成的一种特殊的形状不变的水波，称为孤子波（solitorywave）。由此开始，物理学家和数学家们对这种现象进行了一个多世纪的深入研究，建了描述各种孤波现象的非线性方程。光学中孤波现象的研究始于1965年，先后发现了自聚焦空间孤子与非线性介质波导中的传输孤子。在光学中孤子这个词以描述光脉冲包络在非线性介质中传播时的类似于粒子特性为特征，在数学上是非线性波动方程的局域行波解，在一定条件下，这种包络

5、孤波不仅不失真地传播，且象粒子那样经受碰撞仍保持原形而继续存在，称为光学孤子或光孤子（OpticalSoliton）。1973年Hasegawa在理论上推断，光纤中能够形成孤子，1980年Mollenauer用实验方法在光纤中观察到了孤子，并于80年代提出将光纤中的孤子用作传递信息的载体，构建一种新的光纤通信方案，称为光纤孤子通信。光中的孤子是光纤色散与非线性相互作用的产物，服从非线性薛定谔方程（NLSE），受光纤线性与非线性特性的支配。光纤的群速色散(GVD)使孤子脉冲在传输过程中不断展宽。光纤损耗亦使脉宽按指数展宽，幅度指数衰减。光纤的非线性使脉冲压缩光纤中孤子

6、是色散与非线性相互作用达到平衡时的产物，所以光纤特性对光孤子的形成、传输演变特性与通信能力有决定性影响，是支撑光纤孤子通信的决定性因素。光孤子（Soliton，Solitonsinopticalfibres）是指经过长距离传输而保持形状不变的光脉冲。一束光脉冲包含许多不同的频率成分，频率不同，在介质中的传播速度也不同，因此，光脉冲在光纤中将发生色散；使得脉宽变宽。但当具有高强度的极窄单色光脉冲入射到光纤中时，将产生克尔效应，即介质的折射率随光强度而变化，由此导致在光脉冲中产生自相位调制，使脉冲前沿产生的相位变化引起频率降低，脉冲后沿产生的相位变化引起频率升高，于是脉

7、冲前沿比其后沿传播得慢，从而使脉宽变窄。当脉冲具有适当的幅度时，以上两种作用可以恰好抵消，则脉冲可以保持波形稳定不变地在光纤中传输，即形成了光孤子，也称为基阶光孤子。若脉冲幅度继续增大时，变窄效应将超过变宽效应，则形成高阶光孤子，它在光纤中传输的脉冲形状将发生连续变化，首先压缩变窄，然后分裂，在特定距离处脉冲周期性地复原。50兰州交通大学毕业设计（论文）1.2光孤子的特点光孤子的特点决定了它在通信领域的应用前景。通常将基阶光孤子用于通信，因为它在整个传播过程中没有任何变化。光孤子通信具有以下特点：　　（1）容量大：传输码率一般可达20Gb/s，最高可达100Gb