光脉冲传输中自陡效应的数值仿真研究

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1、届另U2013届学号2009⑷10220湘占学fe毕业论文光脉冲传输屮口陡效应的数值仿真研究姓名刘煜系别、专业物电系电子信息科学与技术导师姓名、躺雷大军畐瞬完成时间2013年1月10号目录摘耍1ABSTRACT21光纤11.1光纤介绍11丄1光纤工作原理11.1.2光纤分类21.2光子晶体光纤31.2.1光子晶体光纤的优点31.2.2光子晶休光纤分类及工作原理42数值算法52.1光脉冲传输方程的推导52.2数值算法133自陡效应对脉冲传输的影响143.1不考虑色散情况下的自陡效应153.2口陡效应对基态孤了的影响173.3自陡

2、效应对高阶孤子的影响18参考文献20致谢21本文主要对光脉冲传输屮自陡效应的数值仿真进行研究。从波动方程出发，对光脉冲在光纤屮传输时所满足的方程一一非线性薛定谱方程进行了理论推导，介绍了理论研究光脉冲在光子晶体光纤中传输时所采用的数值模拟方法一一分步傅里叶方法。然后用MATLAB软件对存在t陡效应时孤子的脉冲形状进行数值仿真。在不考虑色散情况下，随着脉冲在光纤内传输，其峰值移向脉冲后沿，脉冲就变得不对称;结果，随着传输距离Z的增加，后沿变得越来越陡。物理上，脉冲的群速度与光强有关，因此脉冲峰的移动速率较两翼为慢。在不考虑GVD

3、效应的情况下，口陡在脉冲的后沿产生了光学冲击。这是因为群速度与光强度冇关，因而使得脉冲的峰值部分比两翼传输得慢。GVD使冲击消失，且使脉冲后沿变得相当平坦，可是口陡仍使脉冲中心平移。峰值处比两翼的速度慢，所以峰值被延迟并表现为向脉冲后沿移动。其趋向是输入脉冲逐渐向孤子演变。口陡效应导致高阶孤子分裂成其构成成分，这种现象称为孤子衰变。对相当大的$值，两个孤子在两个孤子周期长度内已互相分开，并口随着在光纤内的继续传输，两个孤子继续分开。对较小的$值，除了孤子分裂所需的距离较长外，也产生类似的行为。自陡效应使两个孤子以不同的速度传输

4、，它们互相分开，并且随传输距离线性增加。关键词：自陡效应；高阶孤子；数值仿真；孤子衰变ABSTRACTThisarticlemainlyfromthesteepeffectinopticalpulsetransmissioninthenumericalsimulationforresearch.Fromwaveequation,theopticalpulsetransmissioninopticalfiberaresatisfyequation,nonlinearSchrodingerequationhascarriedont

5、hetheoreticalderivation,thispaperintroducesthetheorystudyoflightpulseinaphotoniccrystalfibertransmissionadoptedbythenumericalsimulationmethod,stepbystepFouriermethod.AnduseMATLABsoftwaretosteepeffecttothesolitonpulseshapeofnumericalsimulation.Withoutconsideringdispe

6、rsionconditions,asthepulseinopticalfibertransmission,alongafteritspeakmovetopulse,pulsebecomesasymmetric;Asaresult,withtheincreaseoftransmissiondistance,thebecomingmoreprecipitous.Physically,pulsegroupvelocityisassociatedwithlightintensity,somobilerateofpulsepeakist

7、wowingstoslow.UndertheconditionofnotconsideringtheeffectofGVD(gnuvisualdebugger),aftersteepinpulsealongtheoptical.Thisisbecausethegroupvelocityisassociatedwithlightintensity,thusmakesthepulsepeakpartthantwo-wingtransportslowly.GVD(gnuvisualdebugger)makeshockdisappea

8、rs,andafterthepulsealongquiteflat,butsincetheabruptstillmaketranslationpulsecenter.Peakinslowerthanthewing,soafterpeakisdelayedandshowthep