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1、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
2、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。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1
3、）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它光纤中孤子光脉冲序列的线性相互作用研究摘 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
4、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
5、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 FibersAbstractIn the fiber optic communication system, the information was transmited by the code light pulse trains in the optical fibe
6、r. Researching optical pulses 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 opt
7、ical 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 th
8、e linear interaction during the propagation of soliton trains is different, and the interactions 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 in
9、to 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 an
10、d 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
11、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12 光脉冲在光纤中传输的各种因素12.1 光纤的基本特性12.2 光纤损耗22.3 光纤色散32.4 光纤的非线性特性53 脉冲在光纤中的传输理论53.1 麦克斯韦方程组53.2 基本传输方程63.3 不同的传输区域94
12、 光纤中孤子光脉冲序列的线性相互作用104.1 理论模型104.2 孤子光脉冲序列114.3 计算机模拟及结论12结 论16参考文献17致 谢18声 明191 引言光纤中引导光传播的基本原理是全内反射，介电包层能改善光纤的特性。早期的光纤具有很高的损耗（典型值约为1000dB/km），到了1970年，石英光纤的损耗下降到了20dB/km的水平1。光纤的损耗、偏振和色散对光纤应用来说是十分重要的特性参量。影响光脉冲在光纤中传输的重要因素是非线性和色散效应，非线性效应会引起脉冲频谱展宽，而色散效应则会导致脉冲形状变化脉宽变宽。当两者共同作用时，将导致光孤子产生，从而用于光孤子通信1-10。当光纤的
13、实际长度与光纤各特征长度间的大小关系的不同时，非线性效应和色散效应对光脉冲传输的影响程度也将不同。当实际光纤长度远小于光纤的非线性长度而与色散特征长度相当时，可忽略光纤非线性效应，光脉冲的传输处于线性传输区。此时，光线的色散效应将影响光脉冲传输中的形状和宽度。人们以对不同形状的单个脉冲的线性特性以及在脉冲压缩领域的重要应用作过广泛的研究1-7。而在光孤子通信系统中，输入的并非单个孤子脉冲，而是由一系列孤子构成的脉冲序列。本文即针对这种脉冲序列输入的情况，从光纤中的线性传输方程出发，采用傅立叶变换和反傅立叶变换，计算不同孤子间距时由二、三、四个孤子构成的脉冲序列的相互作用规律。2 光脉冲在光纤中
14、传输的各种因素2.1 光纤的基本特性光纤由折射率略低于纤芯的包层包裹着纤芯，纤芯、包层折射率分别记做和，这样的光纤通常称为折射率阶跃光纤。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，定义为 (2-1)定义的归一化频率为 (2-2)式中，为纤芯半径，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参量决定了光纤中能容纳的模式数量。在阶跃光纤中，如果2.405，则它只容纳单模，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，对典型的多模光纤来说，其芯径=；而的典型值约为310-3的单模光纤，要求。包层半径的
15、数值无太严格的限制，只要它大到足以把光纤模式完全封闭在内就满足要求，对单模和多模光纤，其标准值为=。用于制造低损耗光纤的材料是由熔SiO2分子组成的石英玻璃。纤芯和包层的折射率的差别是通过制造过程中的选择掺杂物来实现的。掺杂GeO2和P2O5可以提高纯石英的折射率，此用来做纤芯；而硼和氟用来做包层掺杂物，因为它能减小石英的折射率。对于特殊的应用，可以采用另外一些掺杂物。2.2 光纤损耗光纤损耗即每千米对信号衰减程度，单位为。光纤通信中，限制传输距离和传输容量的主要原因是损耗和色散。损耗使光信号在传输时能量不断减弱，可分为固有损耗以及由使用条件造成的附加损耗。固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和光纤结构不完善引起的损耗。附加损耗则包括微弯损耗、弯曲损耗和接续损耗。在实际应用中，光纤微小弯曲、挤压、拉伸受力也会引起损耗。其中光纤的损耗主要由材料的吸收损耗和瑞利散射损耗确定。光信
