【正文】 文中除了特別加以標(biāo)注地方外，不包含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得成都信息工程學(xué) 院或其他教學(xué)機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。更準(zhǔn)確地說(shuō)，從 z 到 z+h 的傳輸過(guò)程中分兩步進(jìn)行。 2002 1DNLPTLL ? ?? ?? () 粗略估計(jì)，若使用 ?=?m 處光纖參量 ?、 ??2?的典型值，對(duì) 1ps 脈沖，應(yīng)有P01W。它說(shuō)明在此過(guò)程中色散或是非線性效應(yīng)哪個(gè)更重要。 為解方程 ()需要做幾個(gè)假設(shè)才能做簡(jiǎn)化，首先，把 NLP 處理成 LP 的微擾，實(shí)際上折射率小于 610? ； 其次假設(shè)光場(chǎng)沿光纖長(zhǎng)度方向其偏振態(tài)不變，因而其標(biāo)量近似有效，事實(shí)并非如此，除非采用保偏光纖，但這種近似非常有效；最后，假定光場(chǎng)是準(zhǔn)單色的，即對(duì)中心頻率為 0? 的頻譜，其譜寬為 ?? ， 且 0/1??? ?? 。 在其他方面， XPM 與共同傳輸光脈沖的不對(duì)稱(chēng)頻譜展寬有關(guān) 。 (2)? 會(huì)引起二次諧波與和頻參放，但在分子結(jié)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的 SiO2 光纖中(2)? =0。 光纖的色散主要由兩方面引起：一是光源發(fā)出的并不是單色光；二是調(diào)制信號(hào)有一定的帶寬。 (2) 光纖的散射損耗 瑞利散射損耗。如果纖芯折射率 n1隨著半徑加大而逐漸減小，而包層中折射率 n2是均 勻的，這種光纖稱(chēng)為漸變型光纖，又稱(chēng)為非均勻光纖。為了滿(mǎn)足長(zhǎng)距離傳輸?shù)男枰?，必須在光纖線路上加入中繼器，以補(bǔ)償光信號(hào)的衰減和對(duì)畸變信 第 2 頁(yè) 共 18 頁(yè) 號(hào)進(jìn)行整形。這些早期的光纖按現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)看具有很高的損耗，隨著光纖制造技術(shù)的發(fā)展，在 1979年已 波長(zhǎng)附近的損耗降低到約 。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門(mén)送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。 結(jié)果表明， 隨著傳輸距離的增大，脈沖逐漸展寬，波形也由開(kāi)始的尖頂漸漸的變成了平頂，并且在某個(gè)距離處在脈沖前后沿附近開(kāi)始出現(xiàn)高頻振蕩結(jié)構(gòu)，即出現(xiàn)了波形分裂現(xiàn)象；孤子參數(shù)越大，脈沖展寬速度越快，波形由尖頂變成平頂所需要的傳輸距離越短，波形分裂現(xiàn)象出現(xiàn)得也越早越顯著。 目前，隨著高速、大容量光通信技術(shù)的發(fā)展，光 脈沖在非線性色散光纖中的研究越來(lái)越引起人們的關(guān)注。包層外面是 5～ 40μm的涂覆層，材料是環(huán)氧樹(shù)脂或硅橡膠，其作用是增強(qiáng)光纖的機(jī)械強(qiáng)度。光纖的彎曲有隨機(jī)微彎曲 和外力彎曲。 光纖的色散導(dǎo)致了光脈沖在光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生啁啾 ， 從而導(dǎo)致光脈沖的展寬 [6]。 ?2表示群速度色散，和脈沖展寬有關(guān)。 SPM 指的是光場(chǎng)在光纖內(nèi)傳輸時(shí)光場(chǎng)本身引起的相移，它的大小可以通過(guò)記錄光場(chǎng)相位的變化得到 20 2 0()nk L n n E k L? ? ? ? () 式中， k0=2 ?π ， L 是光纖長(zhǎng)度。但是在遠(yuǎn)離介質(zhì)的共振 頻率處， P 和 E 的關(guān)系式可唯像的寫(xiě)成 ()。 參量effA稱(chēng)為有效纖芯截面。然而，當(dāng)入射脈沖的脈寬變窄及能量增大時(shí)。 在正常色散 （ 2 0?? ） ，GVD 和 SPM 可用來(lái)進(jìn)行脈沖壓縮 [9]。 當(dāng) N=20 時(shí)高斯脈沖 變化 情況 圖 當(dāng) N=10 時(shí)的二維波形變化圖 圖 當(dāng) N=20 時(shí)的三維波形分裂圖 第 13 頁(yè) 共 18 頁(yè) 在 N=20 的情況下，當(dāng) DzL = 時(shí) 開(kāi)始 出現(xiàn)明顯的波形分裂顯現(xiàn)， 并且隨傳輸距離的增大， 由剛開(kāi)始的尖頂漸漸的變成平頂，而且平頂比 N=10 的更平，變化過(guò)程也要比 N=10 時(shí)的快 ，脈沖的展寬要比 N=10 時(shí)的寬 。 特此聲明！ 作者簽名： 年 月 日 。當(dāng)它應(yīng)用到連續(xù)波在非線性介質(zhì)中的傳輸情形時(shí)，要用衍射代替色散，這時(shí)常被稱(chēng)為光束傳輸方法 [10,11]。 當(dāng)光纖長(zhǎng) DLL? ， NLLL? 時(shí)，脈沖在光纖內(nèi)傳輸過(guò)程中，色散和非線性效應(yīng)將共同起作用。根據(jù)給定的光纖參量 ?2 和 ?，由方程 ()可大致估算出 T0 和 P0。 然而本征值 ? 將變?yōu)? ? ?? ? ? ?? ?? () 式中 ? ?? ?????? ??? ?? ???yxyxFyxyxFnkdd,dd,220? () 在頻率 0? 處把 ? ???展成泰勒級(jí)數(shù)，再做傅立葉變化，就得到了低階光脈沖的傳輸方程 2 212 222A A i A A i A Az t t ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? () 式中， ? 為非線形系數(shù)，其定義為20 effn cA?? ?， 假設(shè) A 是歸一化的， 2A 代表光功率。 為完整表達(dá)光纖中光波的傳輸 ， 還需要找到電極化強(qiáng)度 P 和電場(chǎng)強(qiáng)度 E 的關(guān)系。因而，光纖中的大部分非線性效應(yīng)起 源于非線性折射率，而折射率與光強(qiáng)有關(guān)的現(xiàn)象是由 (3)? 引起的，即光纖的折射率可表示成 222( , ) ( )n E n n E???? () 第 6 頁(yè) 共 18 頁(yè) 式中， 2E 為光纖內(nèi)的光強(qiáng)， n2與 (3)? 關(guān)系 如方程 ()。因而色散在短脈沖傳輸中起關(guān)鍵作用，甚至當(dāng)非線性效應(yīng)不很?chē)?yán)重時(shí)，由色散引起的脈沖展寬對(duì)光通信系統(tǒng)也是有害的。 光纖受力彎曲有兩類(lèi)： ① 曲率半徑比光纖直徑大得多的彎曲，例如，當(dāng)光纜拐彎時(shí)就會(huì)發(fā)生這樣的彎曲； ② 光纖成纜時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)性扭曲，稱(chēng)為微彎引起的附加損耗一般很小，基本上觀測(cè)不到。在普遍的情況下，光纖內(nèi)光功率衰減為： ddP apz?? () 式中 ， p 為光功率； a 為衰減常數(shù)，它是由各種因素造成的功率損耗引起的。 對(duì)于通信石英光纖，多模光纖的芯徑 2a 大多為 50μm或 ，單模光纖芯徑僅 4~10μm。光脈沖的傳輸性能取決于光纖的損耗、色散和非線性效應(yīng) ， 而隨著光放大器的出現(xiàn) ， 損耗不再是制約 傳輸性能的主要因素，色散 和非線性效應(yīng) 引起了光脈沖的展寬 ， 造成了光脈沖之間的相互干擾 ， 從而限制了光纖中傳輸信號(hào)的速率和傳輸距離 ， 因此色散和非線性效應(yīng)對(duì)于脈沖的影響成了光纖中傳輸研究主要方面 [13]。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類(lèi)課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 高階孤子參數(shù)下高斯脈沖波形分裂的數(shù)值模擬 摘 要 不同 情形下光纖中光脈沖的傳輸規(guī)律一直受到人們的廣泛關(guān)注，高階孤子參數(shù)下的脈沖波形分裂現(xiàn)象就是其中之一。學(xué)校可以公布論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。 低損耗的光纖 的 獲得，不僅導(dǎo)致了光纖通信領(lǐng)域的革命，而且也導(dǎo)致了非線性光學(xué)這個(gè)新領(lǐng)域的出現(xiàn)。 非線性效應(yīng)和色散都是影響光脈沖在光纖中傳輸?shù)闹匾蛩?， 而光的非線性色散傳輸一直是人們關(guān)注的重要課題 [4]。在階躍光纖中，如果 V?，則它只容納單模，滿(mǎn)足這個(gè)條件的光纖稱(chēng)為單模光纖。這種不均勻性在冷卻過(guò)程中固定了下來(lái)并引起光的散射，稱(chēng)為瑞利散射 。這個(gè)范圍就是光源的線寬。 (3)? 的作用引起折射率隨光場(chǎng)的非線性 變化 ? ? ? ?222,n E n n E???? () 式中 E 為光纖中光場(chǎng)的有效值 （ 均方根 ） ； n2 為與 (3)? 相關(guān)的非線性 折射率，稱(chēng)為 Kerr 系數(shù)，對(duì) x 方向的線偏振光，有 (3)2 38n n ????? () 對(duì)于石英光纖， n2≈ 10 22? m 2 /V 2 。在光纖這樣無(wú)自由電荷的介質(zhì)中，顯然是 J =0，f?=0。在慢包絡(luò)近似下，把電場(chǎng)的快變化部分分開(kāi)寫(xiě)，寫(xiě)成 ? ? ? ? ? ?01, , e x p . .2E r t x E r t i t c c?? ??? ? ??? () x? 為假定沿 x 方向偏振的光的單位偏振矢量， ? ?.Ert 為時(shí)間的慢變化函數(shù)（相對(duì)于光周期）。 當(dāng)光纖長(zhǎng)度 L??LD、 L??LNL 時(shí)，色散和非線性效應(yīng)都不起重要作用，這一點(diǎn)可通過(guò)注意方程 ()右邊兩項(xiàng)在這種情況下可被忽略看出 （ 這里假定了脈沖有平滑的時(shí)間輪廓，因而 ?2U/??2?1） 。在這種情況下，光纖中脈沖的演變過(guò)程 SPM 起主要作用，它將導(dǎo)致脈沖頻譜展寬。其數(shù)學(xué)表示為 ? ?( , ) e x p ( ) e x p ( ) ( , )A z h T h D h N A z T?? () 按規(guī)定，指數(shù)操作 ?exp( )hD 在傅立葉域內(nèi)進(jìn)行 1? ?e xp ( ) ( , ) e xp [ ( ) ] ( , )T