(完整版)光纤中孤子光脉冲序列的线性相互作用工学本科毕业设计

学位论文 光纤中孤子光脉冲序列的线性相互作用 毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。

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摘 要 在光纤通信系统中，信息是通过编了码的光脉冲序列在光纤中传输的。研究光脉冲的线性相互作用对光孤子通信系统有一定的意义。本文从光脉冲的线性传输方程出发，利用傅立叶变换和反傅立叶变换，分别计算研究二、三、四个孤子构成的脉冲序列在不同间距时脉冲随传输距离的波形演化，分析了孤子光脉冲序列的线性相互作用规律与孤子光脉冲间间距大小的关系。结果表明,随着孤子数目或孤子间的间距不同，孤子脉冲序列在传输中因线性相互作用形成的脉冲数目不同，线性相互作用的强弱也不同。孤子脉冲序列之间间隔较小时，孤子脉冲序列之间会发生强的相互作用，传输中的脉冲数目减少，甚至重叠成一个脉冲，导致波形畸变。孤子光脉冲序列之间间隔太大时，相互作用很小，则孤子序列的脉冲数目将在较长的传输距离内保持不变，这不利于通信系统容量和速度的提高。适当选取孤子初始间距参数，有利于形成比初始时更多的脉冲。该研究对简单方便地利用脉冲的线性传输产生超短脉冲序列有一定的意义。

关键词：孤子光脉冲序列；色散效应；线性相互作用；傅立叶变换

和反傅立叶变换 Shape Evolutions of Soliton Optical Pulse Trains in Optical Fibers

Abstract In the fiber optic communication system, the information was transmited by the code light pulse trains in the optical fiber. Researching optical pulse’s linear interaction is of certain significance to the optical soliton communication system. Starting from the linear propagation equation of optical pulses propagating in an optical fiber, utilizing the Fourier and Anti-Fourier transformation, the shape evolutions of optical pulse trains consisting of two, three or four solitons with distance are calculated and investigated for different initial separation between pulses. The results show that, depending on the number of the solitons and the initial separation between solitons, the number of pulses formed due to the linear interaction during the propagation of soliton trains is different, and the interaction’s intensity is also different. If the separation is too small, the intense linear interaction between pulses may make the number of the generated pulses decrease and even make the soliton trains combine into one pulse and thus lead distortion to pulse. On the other hand, however, if the separation is too large, the soliton interaction will become very weak. In this case, the soliton trains may keep their initial pulse number even after propagating a long distance. It is bad to improve the capacity and speed in the communication system. Through proper setting the parameter of the initial separation between solitons, one can obtain more pulses than the initial input pulses. This work is of some significance to generate ultra-short pulse trains by using this simple and convenient method of linear propagation of optical pulses.

Key words: Soliton optical pulse trains; chromatic dispersion

effect;linear interaction; Fourier transformation and anti-Fourier transformation 目 录 论文总页数：19页 1 引言 ............................................................................................................................................ 1 2 光脉冲在光纤中传输的各种因素 ............................................................................................ 1 2.1 光纤的基本特性 ................................................................................................................. 1 2.2 光纤损耗 ............................................................................................................................. 2 2.3 光纤色散 ............................................................................................................................. 3 2.4 光纤的非线性特性 ............................................................................................................. 6 3 脉冲在光纤中的传输理论 ........................................................................................................ 6 3.1 麦克斯韦方程组 ................................................................................................................. 6 3.2 基本传输方程 ..................................................................................................................... 8 3.3 不同的传输区域 ............................................................................................................... 12 4 光纤中孤子光脉冲序列的线性相互作用 .............................................................................. 14 4.1 理论模型 ........................................................................................................................... 14 4.2 孤子光脉冲序列 ............................................................................................................... 15 4.3 计算机模拟及结论 ........................................................................................................... 16 结 论 ........................................................................................................................................ 22 参考文献 ........................................................................................................................................ 23 致 谢 ........................................................................................................................................ 24 声 明 ........................................................................................................................................ 24