孤子与色散管理孤子传输研究

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1、摘要基态光纤孤子作为非线性薛定谔方程的精确解，在光纤反常色散区传输过程中具有时域和频谱形状不变的特性，可以有效地克服群速度色散和自相位调制效应对脉冲传输的限制，因此利用孤子原理传输光信号被认为是光纤长途通信的重要手段。经过近30年的理论和实验研究，人们逐渐建立了光纤孤子的基本理论，而且随着认识的深入和新技术的出现，有关光纤孤子的理论和技术还在不断发展和完善。特另q是在进入90年代以后，随着掺铒光纤放大器和色散补偿技术的出现，孤子传输研究进入了崭新的阶段，出现了平均孤子和色散管理孤子(DMS)等技术，打破了常规孤子的概念，逐渐形成了性能更加

2、优异的DMS传输技术。本论文的研究从孤子传输模型的基本数值处理方法出发，结合一定的解析研究理论，对孤子传输的基本问题、色散管理孤子问题、孤子系统与实验设计等作了一系列的研究，主要内容如下：1．运用分步傅立叶法(SsFM)得到了光纤中脉冲传输方程的数值求解方法，讨论了实际线路中光发射机、光放大器(包括集总和分布放大器)和滤波器等元器件的基本处理方法。2．运用数值方法对经典基态孤子传输中的损耗与放大、啁啾与预啁啾和孤子互作用等问题作了详细研究。3．分析了DMS的基本原理和特性。对DMS的互作用问题、放大器影响和G．H抖动作了详细讨论，并与经典

3、孤子进行了比较i同时也对密集DMS做了相应的研究。4．从系统设计的角度对孤子传输中的功率问题、级联放大器噪声和饱和问题做了详细讨论。同时为了给今后孤子传输问题的实验研究做物质准备，本论文最后对关键的环路实验问题，尤其是测量问题做了详细的分析和讨论。关键词：孤子平均孤子色散管理孤子啁啾孤子互作用分步傅立叶方法环路传输ABSTRACTAsanexactsolutionofnonlinearSchr6dingerequation(NLSE)，thefundamentalsolitonremainsitSshapebothtemporallyan

4、dspectrallywhenpropagatingintheabnormalregionofafiber．Thispropertyresultsfromabalancebetweengroupvelocitydispersionandself-phasemodulation，bothofwhichcanlimittheperformanceofafiber-opticcommunicationsystem．Asaresult．solitontransmissiontechnologyisthoughtofasanimportantmet

5、hodtorealizelonghauIcommunication．Atiernearly30years’theoreticalandexperimentalresearch．thefundamentalprincipleonsolitonshasbeenconstructedgraduallyandsuccessfullyMoreover，withmoreunderstandinginsolitonaswellastheappearanceofmoretechnologiesinthisfield．thesolitontheoryiSs

6、tillonthemoveandwillbemoreperfectinthefuture．Particularly．withtheadventofEr．dopedfiberamplifiersanddispersioncompensationtechnologyin1990s，newconceptslikepath-averagedsolitonsanddispersion-managedsolitons(DMSs)wereintroducedandadoptedwidely．Thesenewsolitonsbreaktheconvent

7、ionalsolitonmodelandpredictsonlebetterandmorereliabletransmissiontechnologies，whichindicatesthestartofanewerainsolitonresearch．Inthisthesis，aseriesofresearchesonsoliton，DMSandsolitonsystemandexperimentaldesignissuearepresented．Themaincontentsoftheworkareasfollows：1．Basedo

8、nsplit—stepFourierMethod(SSFM)，thenumericalmethodforNLSEintegrationisdescribed．Alsodiscussedaret