光纤中脉冲时延对超高斯双脉冲频谱的影响毕业论文.doc
《光纤中脉冲时延对超高斯双脉冲频谱的影响毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光纤中脉冲时延对超高斯双脉冲频谱的影响毕业论文.doc(29页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、分类号:O437 U D C: 密 级:公 开 编 号: 成都信息工程学院学位论文光纤中脉冲时延对超高斯双脉冲频谱的影响论文作者姓名:申请学位专业:申请学位类别:指导教师姓名(职称):论文提交日期:光纤中脉冲时延对超高斯双脉冲频谱的影响摘 要本文从忽略光纤色散和脉冲间走离效应的的耦合非线性薛定谔方程出发,解析推导了二阶超高斯双光脉冲对的非线性相移,利用傅立叶变换,计算模拟和讨论了不同时延参数下一强一弱的两二阶超高斯脉冲在由于交叉相位调制效应所致的频谱展宽和频谱移动特性随传输距离的变化规律,并与同步输入以及高斯双脉冲的情形作了比较。结果表明:与同步耦合时两束二阶高斯光脉冲对称的频谱特性相比,异步
2、耦合时,两脉冲的频谱是不对称的,要出现频谱移动。时延参数不同,频谱移动的程度及形式也不同;当脉冲1超前于脉冲2时,脉冲1的频谱出现红移,脉冲2出现蓝移;当脉冲1落后于脉冲2时,脉冲1的频谱出现蓝移,脉冲2出现红移。与时延参数为零时相同的是,随着传输距离的增加,频谱宽度变宽,谱峰数目增多。与高斯脉冲的情形相比,在时延参数为零时,超高斯双脉冲能量主要集中频谱中心而不是频谱边缘,在时延参数不为零且其它参数相同时,超高斯双脉冲的频谱比高斯的展得更宽。关键词: 交叉相位调制;脉冲时延;超高斯双脉冲,频谱移动Effects of initial time delay on the frequency sp
3、ectra of the super-Gaussian optical pulse pairs in optical FibersAbstractStarting from the coupled nonlinear Schrdinger equation where the effect of walk-off between pulses and dispersion effect are neglected, the nonlinear phase shifts of the second-order super-Gaussian pulse pair are analytically
4、deduced. And utilizing the Fourier transformation, the variations of power frequency spectra of two second-order super-Gaussian pulses (one is strong and another is weak) with the distance for different initial time delay parameters are computer simulated and discussed. And comparisons are also made
5、 with the case of synchronous inputting and Gaussian pulse pairs. The result show that, comparing with the case of synchronous coupling where the power spectra of the two pulses are symmetric, the power spectra become unsymmetrical in case of asynchronous coupling and the spectral shifting will occu
6、r. Depending on different time delay parameter, the spectra will shift to different degree and in different ways. When the first pulse is input before the second one, the red spectral shift and blue shift will appear for the first and second pulse, respectively. Otherwise, the opposite will occur. W
7、ith increase of the distance, the spectra will become wide and appear more spectral peaks. In comparison with the case of Gaussian pulse pairs, when the time delay parameter is zero, super-Gaussian pulses mainly distribute their energy in the centre instead of in the edgy of the spectra. While when
8、the time delay parameter is not zero and the other parameters are the same, the spectra of super-Gaussian pulses will be wider than those of Gaussian ones. Key words: cross-phase modulation; time delay between pulses; super-Gaussian pulse pairs, spectral shift.目 录 论文总页数:25页1 引言12 影响光脉冲在光纤中传输的因素12.1
9、光纤的基本特性12.2 光纤损耗32.3 光纤色散42.4 超高斯脉冲42.5 光纤的非线性特性52.5.1 非线性折射率52.5.2 非线性效应的重要性63 光脉冲在光纤中传输的理论基础63.1 麦克斯韦方程组63.2 耦合的非线性薛定谔方程73.3 非线性传输区域94 光纤中脉冲时延对超高斯双脉冲频谱的影响94.1 理论分析94.2 计算模拟11结 论21参考文献22致 谢24声 明251 引言本研究不仅仅推动了高码率光纤通信技术1的发展,而且对超短光脉冲在其它技术,例如:压缩技术2,光开关技术3,超连续谱技术4等领域的研究具有促进作用。本文所研究的课题,也越来越受到关注。按非线性传输理论
10、可知,当两束同偏振,不同波长的光在光纤中传输的过程中,其中一束光不仅仅只是自相位调制5而已。还同时受到另外一束共同在光纤中传输的光脉冲的调制,该现象称为交叉相位调制5。而相位调制,既是在非线性调制中,光对传输介质的折射率的影响而导致的光强度随时间变化的过程。理论与实验都表明,交叉相位调制与自相位调制作用是类似的。都是诱导光脉冲的频谱展宽,使得折射率N随时间变化导致的。当两束光强相等时,交叉相位调制是自相位调制的两倍,因此对光脉冲传输特性产生较大的影响。交叉相位调制在超连续谱,光开关以及超短脉冲压缩等方面有重要应用。另一方面,在波分复用系统(WDM)中,该现象会引起信道之间的串扰,从而降低系统的
11、性能6,7,而信道间隔越窄,光走离作用越不明显的,两束光的串扰就越大,交叉相位调制的影响越严重8。这都使的交叉相位调制成为系统最小信道间隔的一个限制因素。本文研究了影响光脉冲在光纤中传输的各种因素,从忽略光纤色散和脉冲间走离效应的耦合非线性薛定谔方程出发,解析推导有脉冲时延的双超高斯脉冲由于交叉相位调制效应所致的非线性相移和频率啁啾,计算模拟和讨论超高斯脉冲的非线性相移和频率啁啾随脉冲时延参数、传输距离以及两脉冲的入纤功率的变化规律,并与同步输入的情形相比较。2 影响光脉冲在光纤中传输的因素2.1 光纤的基本特性最简单的光纤是由折射率略低于纤芯的包层包裹着纤芯组成的,纤芯、包层折射率分别记做和
12、,这样的光纤通常称为折射率阶跃光纤,以区别其它折射率从纤芯到芯边缘渐渐变小的折射率梯度光纤5。图2-1给出了阶跃折射率光纤的横截面和折射率分布示意。描述光纤特性的两个参量是纤芯包层相对折射率差D,定义为: (2-1)以及由下式定义的归一化频率 (2-2)式中,k0=2p/l,为纤芯半径,l为光波波长。图2-1 阶跃折射率光纤的横截面和折射率分布示意图 图2-2(a) 均匀光纤的折射率 图2-2(b) 非均匀光纤的折射率 剖面分布 剖面分布参量V决定了光纤中能容纳的模式数量。在阶跃光纤中,如果V2.405,则它只能容纳单模,满足这个条件的光纤称为单模光纤。单模光纤和多模光纤的主要区别在于芯径,对
13、典型的多模光纤来说,其芯径a=25m30m;而的典型值约为310-3的单模光纤,要求a5m。光纤按折射率分布来分类,一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤9 。 阶跃型光纤如果纤芯折射率沿半径方向保持一定,包层折射率沿半径方向也保持一定,而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤,称为阶跃型光纤,又可称为均匀光纤,他的结构如图2-2(a)所示。 渐变型光纤如果纤芯折射率随着半径加大而逐渐减小,而包层折射率是均匀的,这种光纤称为渐变型光纤,又称为非均匀光纤,他的结构如图2-2(b)所示。参量V决定了光纤中能容纳的模式数量。在阶跃光纤中,如果V2.405,则它只容纳单模,满足这个条件的光纤称为单模
14、光纤。单模光纤和多模光纤的主要区别在于芯径,对典型的多模光纤来说,其芯径a=25mm30mm;而D的典型值约为310-3的单模光纤,要求a,而且都是张量。由上式可知道:电偶极子的极化强度P对电场E是非线性的,作一点说明:(i=1,2,3)为i阶电极化率,二阶电极化率对应于二次谐波的产生、和频运转等非线性效应。光纤中的最低阶非线形效应起源与三阶电极化率,它是引起诸如三次谐波产生,四波混频以及非线形折射等现象的主要原因。因而光纤中的大部分非线性效应起源于非线性折射率,折射率对光强的依赖关系导致了大量有趣的非线性效应:其中研究得最广泛的是自相位调制和交叉相位调制。自相位调制指的是光场在光纤内传输时光
15、场本身引起的相移。交叉相位调制指的是由不同的波长、传输方向或偏振态的脉冲共同传输时,一种光场引起的另一种光场的非线性相移。从本质上说,一切介质都是非线性的,只是有的介质介质的非线性影响小。光纤是一种以石英为材料的介质,上述这种非线性效应由于光纤的低损耗,芯径细,和有长的作用距离等原因,非线性作用就更加明显了。2.5.1 非线性折射率交叉相位调制是这个课题中非常重要的一点,而非线性的折射率则是产生交叉相位调制的原因所在。光纤中的大部分非线性效应起源于非线性折射率,而折射率与光强有关的现象是由引起的,而光纤的折射率可表示成 (2-11)式中,是方程(2-7)的线性部分,为光纤内的光强,是与有关的非
16、线性折射率系数 (2-12)式中,表示实数部分,并且假设光场是线偏振的,因而四阶张量只有一个分量对折射率有贡献。张量的特性能通过非线性双折射影响光束的偏振特性。其中研究得最广泛的是自相位调制(SPM)和交叉相位调制(XPM)。SPM指的是光场在光纤内传输时光场本身引起的相移,它的大小可以通过记录光场相位的变化得到 (2-13)式中,L是光纤长度。与光强有关的非线性相移是由SPM引起的。XPM指的是由不同波长、传输方向或偏振态的脉冲共同传输时,一种光场引起的另一种光场的非线性相移。它的起源可以通过方程(2-1)中给出的总电场来解释。 (2-14)c.c.表示复共轭,当两个频率分别为和,x方向偏振
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光纤 脉冲 超高 频谱 影响 毕业论文
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。