光孤子传输特性研究

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1、SouthChinaUniversityo€Technology本科毕业设计（论文）说明书光孤子传输特性研究学院：理学院专业：光信息科学与技术姓名：黄国辉指导老师：陈武喝副教授提交日期:2013-06-01需要matlab动画演示与程序的学弟们，可以发邮件到276204344@qq・com联系摘要本文对光孤子的概念进行了校为详细的讨论。从最基本原理出发，给出了光孤子传输方程的详细推导，对传输方程中的每一项都阐述了具物理意义。利用数值方法仿真了无损光孤了传输，验证了理想情况下，光孤了巨大的通信潜力。接着通过数值计算中的差分法，仿真实

2、验了孤子源碉啾对光孤子传输的影响，得出了当開啾强度较人时，将严重影响通信质量。利用matlab数值计算仿真实验了单信道屮相邻孤子的相互作用，得出了当相邻孤子相距较近时，将大大增大通信的误码率。关键词：光孤子；色散；非线性AbstractInthispaper,theconceptofopticalsolitonarediscussedindetail.Fromthemostbasicprinciple,theopticalsolitontransmissionequationisderivedindetail,foreachite

3、minthetransportequationareexpoundeditsphysicalmeaning・Usingnumericalmethodtosimulationthenon-destructiveopticalsolitontransmission,ideally,isverifieditshugepotentialopticalsolitoncommunication.Thenthroughnumericalcalculationoffinitedifferencemethod,thesimulationexperi

4、mentintheeffectofthesolitonsourcechirpopticalsolitontransmission,concludedthatwhenthechirpintensitybigger,willseriouslyaffectthequalityofcommunication.Usingmatlabsoftwaresimulatsadjacentsolitonsinteractioninsinglechannelcommucation,andmakesaconclusiontharthecommunicat

5、ionwillbedrawapartwhenadjacentsolitonsarerelativelyclose,andwillgreatlyincreasecommunicationerrorrate.Keyword:opticalsoliton;chromaticdispersion;nonlinear目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1课题研究背景11.1.1孤子的发现与相关概念11.1.2典型孤子方程及研究方法11.2光孤子介绍21.2.1光孤子分类21.2.2光孤子通信简介313论文内容的主耍安排4第二章孤子

6、一般性质62.1本章简述与目的62.2孤子形状62.3孤子相互作用72.4本章小结10第三章光孤子通信方程123.1光孤子通信方程123.2本章小结17第四章光孤子传输特性研究184.1NLS方程简介184.2色散效应184.3非线性效应214.4光孤子传输特性224.4.1无损光孤子传输224.4.2影响光孤子传输的因素244.4.3色散管理孤子264.4.4准光孤子小论27总结30参考文献31第一章绪论课题研究背景1丄1孤子的发现与相关概念英国科学家ScottRussell在1844年他所作的报告《波动论》中描了这样了的一个有

7、趣现象：一个波形不变的单个凸起的水团在河水里传播了2英里后，在河的拐弯处消失。ScottRussell仔细研究了这种现象并且察觉到这种现象绝非一般的水波，不可能是波动方程的解，并将其命名为〃孤立波〃。经过后续的一系列的观察与实验，ScottRussell总结并给出了下面的结论：孤立波〃处处正则，不存在奇异性，并且不扩散，它是流体力学小的一个稳定解⑴。直到1895年kortewey和devries建立的kdv方程才从理论上面解释了〃孤立波〃现象。其后，卡维特等人对此现象进行了进一步的深入研究，致使人们对孤子有了更清楚深刻的认识，并先

8、后发现了声孤子、电孤子和光孤子等现象。从今天的物理学的观点来看，孤子是物质非线性效应的一种特殊产物。从数学的观点上看，它是某些非线性偏微分方程的一类稳定的、能量有限的不弥散解。也就是说，这类特殊解能始终保持其波形和速度不变。孤立波在互相碰撞分离后，