光孤子传输系统的仿真研究 (1)

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光孤子传输特性研究综述

光孤子传输特性研究综述

出利 用 光孤 子 实 现 光纤 通 信 以来 , 国 内外 的科 学家 和丁 程 师 们 都 对 此 进 行 了 深 入 的 理 论 和 实 验 研 究¨ 。近几 年来 , 光孤 子 通 信研 究不 断 取 得 突破 性 进展 , 系统 试 验不 断 深 化 。美 、 日、 英 等 国都 建 立 了
( D e p t .o f P h y s i c s& E l e c t r o n i c S c i e n c e , Q i a n n a n N o r ma l C o l l e g e f o r N a t i o n a l i t i e s , D u y u n 5 5 8 0 0 0, C h i n a )
Ab s t r a c t : Af t e r t h e e f f e c t o f h i g h o r d e r d i s p e r s i o n, i f v e o r d e r n o n l i n e a r i t y,s o l i t o n a mp l i t u d e , s o l i t o n p h a s e s a n d s o l i t o n s p a c e O F I t r a n s mi s s i o n c h a r a c t e r i s t i c s i s s t u d i e d r e s p e c t i v e l y, t h e s y n t h e t i c a l e f f e c t o f v a r i o u s f a c t o r a n d t h e r e l a t i o n o f r e s t r i c t e a c h o t h e r v a r i o u s f a c t o r s a r e d i s c u s s e d,t h e n u me ic r a l r e s u l t s o f o p t i c a l s o l i t o n c o n or f ma l t r a n s mi s s i o n a r e g i v —

光孤子传输特性研究

光孤子传输特性研究

光孤子传输特性研究随着现代通信技术的不断发展,光通信已经成为了广泛使用的通信手段,然而在光通信领域,如何提高信号传输效率和稳定性成为了研究的重点。

在这种背景下,光孤子传输技术的研究成为了一个备受关注的话题。

本文将详细探讨光孤子传输特性的研究现状和发展趋势。

一、什么是光孤子传输光孤子传输是一种特殊的信号传输方式,它利用的是一种自由传播的孤立波,像海洋中的海浪一样,这种波动在介质中传递而不损失能量和信息,因此具有非常好的传输特性。

相比传统的光信号传输方式,光孤子传输的优点在于传输过程中不需要引入额外的调制信号,可以实现更高的传输容量和更远的传输距离,适应于高速和长距离的信号传输。

二、光孤子传输特性研究进展对于光孤子传输的研究,最早可以追溯到上个世纪七十年代。

在随后的几十年中,学者们对该技术进行了广泛研究,取得了重要成果。

其中,光孤子的发现和研究是光孤子传输技术产生的基础,可以说是目前光孤子通信技术的重要里程碑之一。

随着技术不断进步,研究者们提出了一系列新的方法和技术工具来深入探究光孤子传输的特性和机制。

包括基于多种不同介质的光孤子传输模型研究、综合利用光信道非线性特性来提高信号传输稳定性的方法探索,以及通过纤芯非线性特性的优化来实现光孤子传输的技术突破等等。

三、发展趋势在未来的研究中,学者们对光孤子传输技术的发展趋势也提出了一些预测和期望。

首先,研究人员将继续努力提升光孤子传输技术的数据传输速率和传输距离,并开发出一系列新的传输介质和技术工具,以适应现代通信市场的需求。

其次,学者们将会进一步探究光信道非线性特性对光孤子传输的影响与作用,并优化相应的传输模型,以实现更高效、更稳定的光孤子传输的实现。

最后,研究人员还将进一步探索光孤子传输技术在其他领域的应用,例如在量子通信、生物医学等领域的研究。

总的来说,光孤子传输技术的研究具有广阔的前景和重要的应用价值。

在未来,学者们将继续在该领域进行基础性和创新性研究,为光通信技术的发展注入新的动力。

光学空间孤子及应用的研究

光学空间孤子及应用的研究

第1章前言
晶体中观察到的孤子传输和光束自由衍射时的图象[331。

从图1.2上可以很清楚地看到,当介质不存在非线性效应时,光柬不能维持原来的形状,而是随着传播距离的增大,发生了衍射,光束逐渐变宽,能量向周围散开(图l_2的下部白线);当非线性存在时,光束能够沿着自身的传播方向传播,保持形状不变。

能量不发生扩散(图1.2的上部自线),此时光学空闯孤子便形成了。

图1.2从一块长5ram的SBN晶体顶部观察到的10/an宽的孤子传播图。

图上部白线为存在非线性时能形成光学空间孤子的情况,图下部白色部分为无非线性存在时光束在晶体中衍射的情况。

图的左边为光束的入射面,右边为出射面。

【33】
我们可以将光折变孤子的产生过程概括如下:在光的照射下,光折变材料内部激发出载流子,这些载流子因浓度梯度而扩散或外加电场或光伏场作用下而漂移,从光照区迁移至暗区,然后被陷,空间电荷分离形成空间电荷场,再通过线性电光效应(Pockelseffect)使材料的折射率发生相应的变化,即在介质中形成有效的透镜或波导,所形成的透镜或波导反过来会对光束产生一定的空间约束作用,当这种空间约束作用与光束的衍射发散作用相互平衡时,入射光束便会在材料中形成空间孤子。

根据形成光折变空间孤子的物理机制,主要可分为以下几种基本类型;准稳态孤子[14.281、屏蔽孤子[29-481和光伏孤子[49-671、屏蔽光伏孤子[68一S4]。

一维及二维空间光孤子在光折变介质中的传输特性研究.doc

一维及二维空间光孤子在光折变介质中的传输特性研究.doc

一维及二维空间光孤子在光折变介质中的传输特性研究
空间光孤子是指当介质的非线性所引起的光束自聚焦效应恰好抵消光束的自然衍射时,横向尺寸保持不变而发生自陷的光束。

这类光束可以存在于多种介质中,且在运动碰撞时会发生分裂、融合、湮灭及旋转等现象,故此空间光孤子在光信息传输及处理领域有着潜在的十分重要的作用。

本文主要利用有限差分法和交替隐式差分波传输法分别对一维及二维空间光孤子在光折变介质中的传输进行了数值仿真研究。

这里的一维和二维是指孤子横向扩展的维数。

本文的主要内容及成果有:1.一维低振幅亮孤子在光折变介质中线性传输时自然衍射;非线性传输时,若忽略扩散机制,可以保持波包形态且直线传输,若考虑扩散作用,孤子会发生自偏转,偏转方向及程度都与温度有关。

而在介质中光诱导缺陷晶格后,通过改变外加电场强度、晶格深度与输入光强度的比值等参数,发现正、负缺陷晶格都可以支持缺陷模。

2.涡旋光束在无晶格的光折变介质中非线性传输会发生分裂,分裂所产生的基态孤子数为涡旋阶数的2倍。

一阶涡旋光在正缺陷晶格中传输,在晶格深度与光强大小比值一定的情况下,光束强度取适当的值,能够观察到稳定的一阶涡旋孤子。

二阶涡旋光束在负缺陷晶格中传播,光束强度在适当的取值下,出射面上可以观察到类四极子的强度分布,且束缚在缺陷格点上,重要的是,这四点的相位不再保持二阶涡旋状,而是对角相位相同,相邻点相位相反,没有形成稳定的局域态孤子,改变外加偏压大小及晶格深度与输入光强度的比值,一定条件下也可得到稳定的局域态孤子。

3.高斯光束在贝塞尔晶格中的传输,不同输入条件下,可以形
成不同类型的孤子:环形孤子或圆形孤子,且在晶格信道上的能量分布位置不同。

光纤通信系统的仿真分析(Optisystem仿真附程序)

光纤通信系统的仿真分析(Optisystem仿真附程序)

光纤通信系统的仿真分析(Optisystem仿真附程序)摘要光纤通信系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。

要建立一个...<P>摘要<BR>光纤系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。

要建立一个方便可靠的光纤系统的仿真平台, 有赖于对系统各模块物理特性进行推导和归纳, 建立起系统各模块的数学模型。

建模的基本原则是既要能描述器件的特性, 具有一定的精确度, 同时又要兼顾计算的复杂度, 要有较快的分析速度。

同时, 还应能根据研究目的的不同, 调整模型的选取。

在对光纤通信系统分析的基础上,利用Optisystem仿真软件,建立了高速大容量光纤系统的仿真模型,得到了高速光纤通信系统特性与激光器的调制频率、偏置电流的关系,光纤的损耗和色散以及其他参数的仿真结果。

并对传输速率为10Gb/s的光纤通信系统进行仿真设计和分析。

<BR>关键词&nbsp; 光纤&nbsp; 仿真&nbsp;optisystem&nbsp;&nbsp; 模型&nbsp; 误码率&nbsp; 信道<BR>为此,本文设计了光通信系统的仿真模型,并利用这些模型来研究光通信系统的性能。

基于加拿大Optiwave公司的Optisystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包,它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身,从长距离通信系统到LANS和MANS都能使用。

光孤子和准光孤子传输特性的数值模拟

光孤子和准光孤子传输特性的数值模拟
W a g Do g h n Lu Xu n n s e g. n
( olg f S in e Unv ri fI fr t n E gn eig Z e g h u 4 0 0 ,C ia C l e o c c , ies y o no mai n ie r , h n z o 5 0 1 hn ) e e t o n
Absr c :Op ia o io a e iso d a tg e p le n o tc lc m m u ia o yse o p r d ta t t ls ltn h sa s re f a v n a e wh n a p id i p a o c i n c t n s tm c m a e i wih ln a o t i e r c mm u i ain o t a y tm .Bu o o e o t a o m u iai n s se a e n o tc o i n n c to p i ls se c tn n p i lc m c nc to y tm b s d o p i a s l o l t h s p t it cu la p ia in.I a s d b h ia v tg s o pi a o i n i ef n t i a e ,te a u n o a t a p lc t o tS c u e y t e d s d a a e f o t l s lt t l.I h s p p r h n c o s te re f o tc ls l o n u s— oio r n r d c d h o s o p ia oi n a d q a is l n we e i to u e .Th e c a s o u s- oio a o n y i t t e n w ls f q a is l n w s f u d b t te u e o u e ia sm u a o h s f n mb rc l i lt n.NL S oio s s e il a e.Th le i s l n wa a p c a c s t e pus wi t o u s-o i n w a d h f q a is lt s o

非线性介质中光孤子的传输特性及其应用研究孤子色散管理传输特性及其应用研究

非线性介质中光孤子的传输特性及其应用研究孤子色散管理传输特性及其应用研究

非线性介质中光孤子的传输特性及其应用研究孤子色散管理传输特性及其应用研究光孤子是一种特殊的光学现象,常常出现在非线性介质中。

与传统光束不同的是,光孤子在传输过程中能够自己调节自己的形状和速度,使得其能够抵抗一些干扰,从而实现远距离稳定的传输。

因此,光孤子在信息传输和光通信领域具有广泛的应用前景。

在研究光孤子的传输特性时,色散管理是一个重要的方面。

色散是指材料在不同波长的光线下折射率不同的现象,可能导致光波的传输过程中难以抑制干扰和损失,影响光路的稳定性和传输效率。

色散管理技术可以通过调整介质中的光学参数,使得光传输过程中色散的影响最小化,从而实现更好的光路控制和信息传输。

近年来,研究人员对光孤子的色散管理传输特性及其应用进行了广泛的研究。

一些基于光孤子的调制技术被用于构建高容量的光通信系统,而无人机导航和监测等领域也遇到了成功的应用。

下面来具体介绍一些光孤子研究的具体应用。

一、光孤子传输技术光孤子传输技术是一种通过操纵光波的干涉来实现信息传输的技术。

在这种技术中,光波被划分为不同的分布式数据包,而这些数据包能够在介质中以光孤子的形式传播。

由于光孤子能够在传输过程中进行自我调节,因此可以实现具有稳定数据传输效率和抑制信号干扰的高速传输功能。

二、无人机导航无人机作为一种重要的军事工具,需要在不同的环境条件下实现高效的导航和监控功能。

光孤子技术可以利用非线性物质在不同介质中的特性,实现远距离的光信道传输。

通过在无人机上搭载光发射设备和探测器,就能够实现高速的数据传输和远程指挥功能。

三、地震探测地震是一种自然灾害,对于人类和动物来说都有巨大的威胁。

由于地震的产生和传播过程都是在介质中进行的,因此光学介质的调控可以实现对地震传播的监测和控制。

利用光孤子技术,可以在介质中构建多个信道,实现对地震传播动态的实时监测。

总之,光孤子在非线性介质中的传输特性及其应用研究已经成为了一个重要的研究领域。

未来随着光电技术的不断发展和应用,光孤子在更加广泛的领域中得到应用的机会也会越来越多。

光子晶体光纤中40Gbits光孤子传输系统的数值研究的开题报告

光子晶体光纤中40Gbits光孤子传输系统的数值研究的开题报告

光子晶体光纤中40Gbits光孤子传输系统的数值研究的开题报告一、研究背景随着互联网技术的不断发展,通信技术也在不断升级更新,高速传输技术已经成为当今通信技术领域的热点研究方向。

光纤通信技术是目前最流行的高速传输技术,光子晶体光纤则是近年来发展出来的具有优异性能和应用前景的新型光纤材料。

光子晶体光纤具有高密度光子能带、超低损耗、超宽带宽等特点,可以广泛应用于通信、测量、激光、生物医学和传感等领域,是目前材料学和物理学领域的热门研究方向之一。

在光子晶体光纤中,光孤子是一种强非线性光学现象,具有窄带宽、高速率和稳定性等优势,在高速传输和信息传输等应用中具有广泛的应用前景。

二、研究目的本文旨在研究光子晶体光纤中40Gbits的光孤子传输系统,通过数值模拟和仿真方法,分析其传输特性和光孤子的演化规律,探究其在高速传输和信息传输等领域的应用前景,为光子晶体光纤的应用和发展提供一定的理论基础和技术支撑。

三、研究内容及方法1.分析光子晶体光纤中40Gbits的光孤子传输特性和演化规律,研究其对传输损耗、啁啾效应、色散效应和非线性因素的影响。

2.利用有限差分法、变分法、Pade近似等数值方法,对光孤子传输系统进行数值模拟和仿真,分析信号的传输质量、速率、可靠性等参数。

3.通过对比不同参数下的模拟结果,分析光子晶体光纤中40Gbits的光孤子传输系统的性能和优缺点,探究其在高速传输和信息传输等领域的应用前景。

四、研究意义1. 探究光子晶体光纤中40Gbits的光孤子传输系统的性能和优缺点,为其在高速传输和信息传输等领域的应用提供理论基础和技术支撑。

2. 深入分析光子晶体光纤中光孤子的演化规律,促进光子晶体光纤的应用和发展,为光纤通信技术的发展做出贡献。

3. 实践数值模拟和仿真方法,并将其应用于光子晶体光纤中40Gbits 的光孤子传输系统,提高对光纤通信技术的理解和认识,拓宽研究视角和思路。

五、预期成果1. 所设计的40Gbits光孤子传输系统的数值模拟和仿真结果,分析其传输特性、演化规律及其在高速传输和信息传输等领域的应用前景。

孤子理论在光学传输中的应用研究分析

孤子理论在光学传输中的应用研究分析
孤子理论在自由空间通信中的应用研究主要包括以下三个方面:
(1)孤子光波束的传输和扩散控制。在自由空间中,光波束的传输受到大气折射、散射、吸收等干扰因素的影响。利用孤子光信号可以有效地抵抗这些干扰因素,进而提高光波束的传输距离和传输速度。同时,为了控制光波束的扩散程度,还需要设计合适的光学系统和调制器件。
结语
本文主要介绍了孤子理论在光学传输中的应用研究,包括其基本概念、光纤通信和自由空间通信中的应用等方面。孤子理论作为一种重要的优化技术,在光学传输领域发挥着重要作用,帮助人们实现更快速、高效、可靠的信息传输和通信。未来,随着科技的不断发展,孤子理论在光学通信领域将发挥更加广泛的应用和作用。
(2)孤子光波束的定位和跟踪。在自由空间通信中,需要对发送器和接收器之间的位置进行准确的定位和跟踪。利用孤子光信号可以实现更高精度和更快速的定位和跟踪,从而提高通信系统的稳定性和可靠性。
(3)孤子光波束的编码和解码。在自由空间通信中,需要对传输的数据进行编码和解码。利用孤子光信号可以实现更高效的信号编码和解码,从而提高传输容量和数据安全性。
三、相关研究成果和前景展望
近年来,孤子理论在光学传输中的应用研究取得了不少进展和成果。一些学者提出了新的孤子光通信系统模型和算法,获得了更好的传输性能由空间通信中的优越性能。
未来,随着科技的不断发展,孤子理论在光学传输中的应用前景将更加广阔。例如,可以将孤子理论与量子通信、光学计算等领域相结合,开展更加深入和全面的研究。同时,在应用前景方面,孤子光通信系统和自由空间通信系统将成为未来光学通信技术的重要发展方向,提供更加快速、高效、可靠的通信服务。
孤子理论在光学传输中的应用研究分析
光学传输是一种常见的信息传输方式,其基本原理是利用光在介质中的传输特性将信息传输到远处的目标位置。在光学传输中,为了获得更好的传输效果,需要进行各种优化技术,其中孤子理论是一种常用的优化方法。本文将探讨孤子理论在光学传输中的应用,以及相关研究成果和前景。

光孤子传输原理及应用于光通信系统

光孤子传输原理及应用于光通信系统

光孤子传输原理及应用于光通信系统光通信作为一种高速、大容量、低损耗的通信方式,已成为当今通信领域的重要研究和应用方向。

为了进一步提高光通信系统的传输速率和容量,光孤子传输技术应运而生。

本文将介绍光孤子传输的原理及其在光通信系统中的应用。

一、光孤子传输原理光孤子是指一种具有自包络和自调制特性的光信号,其形态稳定且能够长距离传输而不发生形状变化。

光孤子传输是利用非线性效应和色散的互相抵消来实现的。

具体来说,光孤子传输通过与光纤中的色散和非线性效应相互作用来保持波形,从而抵消色散造成的信号失真。

在光孤子传输中,非线性效应主要包括自相位调制和光纤中的拉曼散射。

自相位调制是指光波在光纤中传输时,由于非线性光学效应而引起的相位调制。

而拉曼散射是指光波在光纤中发生的一种非线性散射现象,它可以在光纤中引入非线性光学效应,从而影响光信号的传输。

光孤子传输的关键是通过调整非线性效应和色散效应之间的相互作用,使其互相抵消,从而实现信号的长距离传输。

通过合理设计光纤结构和光子器件,可以减小信号的失真和衰减,提高传输距离和传输容量。

二、光孤子传输在光通信系统中的应用光孤子传输技术具有许多优点,使其成为光通信系统中的热门技术之一。

以下是光孤子传输在光通信系统中的几个重要应用。

1. 高速光传输:光孤子传输技术可以实现高速率的光信号传输。

由于光孤子的波形稳定性和自修正能力,可以使光信号在长距离传输时几乎不发生衰减和失真,从而实现高速率的数据传输。

这使得光孤子传输技术在宽带通信和数据中心互联中具有广阔的应用前景。

2. 光纤通道改善:光孤子传输技术可以在光纤通道中实现信号的长距离传输。

由于光孤子波形的自维持特性,可以抵消色散效应对信号的影响,从而显著改善光纤通道的传输性能。

这对于光通信系统中长距离传输和网络扩容具有重要意义。

3. 高容量光传输:光孤子传输技术具有较大的光信号容量。

通过合理设计传输系统结构和使用适当的光纤材料,可以实现光孤子传输信号的高容量传输。

光折变光子晶格中空间光孤子传输研究的开题报告

光折变光子晶格中空间光孤子传输研究的开题报告

光折变光子晶格中空间光孤子传输研究的开题报告题目:光折变光子晶格中空间光孤子传输研究一、研究背景和目的自从半个世纪以前呼之欲出的光子晶体材料被制备出来,眼下已成为被广泛应用于实践中的先进光学材料之一。

它的用途领域覆盖电子学、激光技术、光子学、信息存储、传感器等多个领域。

其中,光子晶格中光折变和光孤子传输是热点问题。

光折变的研究是基于光信号在非线性介质中的传输行为。

相比于线性介质,非线性介质具备非线性光学效应,因此它不仅能够在较短的时间内或在低的光功率下发生显著变化,而且能够利用光在介质中调制传播速度和激发介质中的新的和有趣的现象。

光子晶格中空间光孤子的传输研究是近几年来的热点。

光子晶格中的光孤子在空间上具有非常好的传输性质,因此它在光通信系统中的应用领域非常广泛。

但是由于光子晶格的非线性行为,光子晶格中空间光孤子的传输特性对其自身的性质产生了深刻影响。

因此,研究光子晶格中空间光孤子的传输特性对光通信系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

本研究旨在探究光折变和光子晶格中光孤子相关性质,以及光子晶格中空间光孤子的传输行为和稳定性分析。

当然,光子晶格具有多种结构,其过孔和非过孔的光子晶格之间也具有差异性。

因此,我们将会对光子晶格的过孔和非过孔之间的光孤子传输差异进行比较,以研究其光通信中的应用。

二、研究内容及方法本研究计划通过理论模型和数值模拟相结合的方法对光子晶格中光折变和光子晶格中空间光孤子的传输行为进行研究。

具体研究内容包括以下几个方面:1. 建立光子晶格中的光传输模型:本研究将光子晶格建模为一个含有光学非线性效应的介质,以描述光折变和光传输行为。

在此基础上,我们将研究光子晶格中,包括不同形状、尺寸、介质参数等不同情况下的光传输与非线性行为。

2. 分析光子晶格中光孤子的传输行为:基于已建立的光传输模型,我们将对光子晶格中光孤子的传输行为进行分析,探究光孤子在光子晶格中的传输特性和引起的非线性效应。

3. 比较过孔和非过孔光子晶格中空间光孤子传输行为:我们将比较过孔和非过孔的光子晶格中空间光孤子传输行为的差异性,分析差异性的原因并探索其应用前景。

光孤子通信系统的研究

光孤子通信系统的研究

光孤子通信系统的研究
光孤子通信是一种新型的光纤通信技术,它可以传输高
速数据并且抵御光纤信号的传输时延损耗。

光孤子是一种
光波信号,其特点是具有极高的带宽、大的传输距离以及
极好的抗干扰性能。

近年来,随着光通信技术的快速发展,光孤子通信技术逐渐受到人们的关注。

光孤子通信系统由两部分组成:发射机和接收机。

发射
机主要由连续光源、光调制器和光纤谐振腔组成。

其中,
光调制器负责产生并调制光孤子,而光纤谐振腔则可以增
强光信号的传输。

接收机主要由光解调器、光电探测器和信号处理器组成。

光解调器与发射机的光调制器相反,可以解调出光孤子信息,光电探测器将该信息转换为电信号,信号处理器则负
责信号处理和解码操作。

光孤子通信系统相对于传统光通信技术具有以下优点:
1. 高速传输:光孤子信号的带宽非常宽,可以传输高
速数据。

2. 长距离传输:南京邮电大学的研究显示,在适当的
装置条件下,光孤子信号可以长距离传输,而且抵御光纤
信号的传输时延损耗。

3. 抗干扰性能强:光孤子信号的波束非常窄,除非能
够在光纤系统中发生非常少的散射,否则几乎不会被干扰。

4. 安全性高:在光孤子通信中,信息是以光形式传输的,而光无法穿透障碍物,从而增加了通信的安全性。

光孤子通信系统的研究在未来具有广阔的应用前景。


管目前光孤子技术在实际工程应用中还存在一些问题,例
如完整性损失、非线性失真等,但随着技术的不断进步和
完善,这些问题有望得到更好的解决。

光孤子通信系统

光孤子通信系统

目录绪论 (2)1.光孤子 (3)1.1形成机理 (3)1.1.1非线性薛定谔方程NLSE (3)1.1.2群速度色散GVD的描述 (4)1.1.3自相位调制SPM (5)1.1.4光孤子的形成——解NLSE (7)2.光孤子通信系统的及其关键技术 (9)2.1光孤子通信系统 (9)2.2系统的关键技术 (9)2.2.1适合光孤子传输的光纤技术 (9)2.2.2光孤子源技术 (10)2.2.3光孤子放大技术 (10)2.2.4光孤子开关技术 (10)3. 光孤子通信的优越性 (11)4.关于光孤子通信未来的展望 (11)参考文献 (13)绪论光纤通信中,限制传输距离和传输容量的主要原因是“损耗”和“色散”。

“色散”是使光信号的脉冲展宽,而光纤中还有一种非线性的特性,这种特性会使光信号的脉冲产生压缩效应。

光纤的非线性特性在光的强度变化时使频率发生变化,从而使传播速度变化。

在光纤中这种变化使光脉冲后沿的频率变高、传播速度变快;而前沿的频率变低、传播速度变慢。

这就造成脉冲后沿比前沿运动快,从而使脉冲受到压缩变窄。

如果有办法使光脉冲变宽和变窄这两种效应正好互相抵消,光脉冲就会像一个一个孤立的粒子那样形成光孤子,能在光纤传输中保持不变,实现超长距离、超大容量的通信。

光孤子是指经过长距离传输而保持形状不变的光脉冲,最早是由一名英国海军工程师于1834年偶然人首次提出了利用光纤非线形在反常色散区进行光孤子传输的设想。

1980年Bell试验室首次在试验室中观察到了光孤子。

光孤子理论的出现,对于现代通信技术的发展起到了里程碑的作用。

因为现代通信技术的发展一直朝着两个方向努力,一是大容量传输,二是延长中继距离。

光孤子传输不变形的特点决定了它在通信领域里应用的前景。

普通的光纤通信必须每隔几十千米设一个中继站,经过对信号脉冲整形,放大、误码检查后再发射出去,而用光孤子通信则可不用中继站,只要对光纤损耗进行增益补偿,即可把光信号无畸变地传输到极远的地方。

光孤子通信系统设计

光孤子通信系统设计

光孤子通信系统设计1.光孤子信号的产生及特点1.1光孤子信号的产生光纤通信中,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;而“色散”则是使光脉冲在传输中逐渐展宽。

所谓光脉冲,其实是一系列不同频率的光波振荡组成的电磁波的集合。

光纤的色散使得不同频率的光波以不同的速度传播,这样,同时出发的光脉冲,由于频率不同,传输速度就不同,到达终点的时间也就不同,这便形成脉冲展宽,使得信号畸变失真。

现在随着光纤制造技术的发展,光纤的损耗已经降低到接近理论极限值的程度,色散问题就成为实现超长距离和超大容量光纤通信的主要问题。

光纤的色散是使光信号的脉冲展宽,而光纤中还有一种非线性的特性,这种特性会使光信号的脉冲产生压缩效应。

光纤的非线性特性在光的强度变化时使频率发生变化,从而使传播速度变化。

在光纤中这种变化使光脉冲后沿的频率变高、传播速度变快;而前沿的频率变低、传播速度变慢。

这就造成脉冲后沿比前沿运动快,从而使脉冲受到压缩变窄。

如果有办法使光脉冲变宽和变窄这两种效应正好互相抵消,光脉冲就会像一个一个孤立的粒子那样形成光孤子,能在光纤传输中保持不变,实现超长距离、超大容量的通信。

1.2光孤子信号的特点光孤子通信是一种全光非线性通信方案,其基本原理是光纤折射率的非线性(自相位调制)效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡,在一定条件(光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大)下,光孤子能够长距离不变形地在光纤中传输。

它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制,其传输容量比当今最好的通信系统高出1~2个数量级,中继距离可达几百km。

它被认为是下一代最有发展前途的传输方式之一。

从光孤子传输理论分析,光孤子是理想的光脉冲,因为它很窄,其脉冲宽度在皮秒级。

这样,就可使邻近光脉冲间隔很小而不至于发生脉冲重叠,产生干扰。

利用光孤子进行通信,其传输容量极大,可以说是几乎没有限制。

基于多模光纤的时空孤子数值仿真研究

基于多模光纤的时空孤子数值仿真研究

基于多模光纤的时空孤子数值仿真研究
近年来,随着光通信技术的飞速发展,基于多模光纤的时空孤子引起了广泛的关注。

时空孤子作为一种特殊的光学现象,具有在光纤中传输和处理信息的巨大潜力。

为了深入研究和了解多模光纤中时空孤子的行为,数值仿真成为一种重要的工具。

本文将以基于多模光纤的时空孤子数值仿真研究为题,探讨这一新颖的光学现象。

首先,我们将介绍多模光纤的基本原理和结构,以及其中的时空孤子的特性。

接着,我们将详细介绍时空孤子的数值仿真方法和模型。

通过数值仿真,我们可以模拟和分析多模光纤中时空孤子的传输特性,包括速度、形状和稳定性等。

为了确保文章内容的独一性,我们将避免重复出现已有的研究成果和数据。

相反,我们将着重于探讨多模光纤中时空孤子的新颖性和潜在应用。

我们将使用丰富多样的词汇和流畅的句式来描述时空孤子的行为,以使读者感受到仿佛是真人在叙述。

此外,为了增强阅读流畅性,我们将使用适当的标题和段落结构来组织文章。

在文中,我们将避免使用数学公式或计算公式,以减少读者的阅读负担。

同时,我们也将避免使用依赖图像的语句,如“如图所示”,以确保文章的自然度和流畅度。

此外,我们还将避免反复提出同一个问题,以避免读者的困惑。

我们将确保文章内容的准确性和严肃性,避免歧义或误导的信息。

我们将以人类的视角进行写作,使文章富有情感,并使读者感到仿佛是真人在叙述。

通过这样的创作,我们希望能够将基于多模光纤的时空孤子数值仿真研究的重要性和潜力传达给读者,以推动该领域的进一步发展。

研究报告光孤子

研究报告光孤子

事物都是在发展中前进,光通信在超长距离、超大容量发展进程中,遇到了光纤损耗和色散的问题,限制其发展空间。

科学家和业内人士受自然界的启发,发现了特殊的光孤子波,人们设想的在光纤中波形、幅度、速度不变的波就是光孤子波。

利用光孤子传输信息的新一代光纤通信系统,真正做到全光通信,无需光、电转换,可在越长距离、超大容量传输中大显身手,是光通信技术上的一场革命。

1 孤立子与光孤子人们对孤立子的研究,可以追溯到1834年 ],英国海军工程师J.s.Russell沿运河行走时偶然观察到一种奇特的水波,这种水波“平滑而轮廓分明”,并在快速行进过程中其形状、幅度和速度都基本保持不变,他认为这种波是流体力学中的一个稳定解,称它为“孤立波(solitary wave)99 o 1896年,荷兰数学家Korteweg和De Vries研究了浅水波的波动,建立了著名的KDV方程,并得到了与J.S.Russell观察相一致的形状不变的孤立波解。

1965年,美国Bell实验室的物理学家N.Zabusky和数学家M.D.Kruskal在研究等离子体孤立波的碰撞过程时发现:孤立波在相互碰撞后,除相位外,仍然保持其形状、幅度和速度不变,并遵循动量和能量守恒定律,类似于粒子的特性,故被称为“孤立子”或“孤子(soliton)”。

1973年,A.Hasegawa和F.Tappert_2J 首次提出了“光孤子(optical soliton)”的概念,即光孤子与其他同类光孤子相遇后,维持其幅度、形状和速度不变,并从理论上证明了光纤中的色散效应和非线性自相位调制效应达到平时,光纤中可以传播无色散的光脉冲。

1980年,F.Mollenauer_3 等人用实验方法在700 m光纤中观察到了脉宽为7 ps的光孤子,并提出将光纤中的光孤子用作传递信息的载体,构建一种新的光纤通信系统方案,称为光纤孤立子通信,或简称为光孤子通信。

2 光孤子形成的物理机制单模光纤中有2种最基本的物理效应,即群速度色散(GVD:group velocity dispersion)效应和自相位调制(SPM:self—phase modulation)效应。

光孤子通信原理与理论研究

光孤子通信原理与理论研究

第19卷 增刊西安矿业学院学报V ol.19Suppl. 1999年9月 JO U RNAL OF X I A N M I NI NG INST IT UT E Sept.1999光孤子通信原理与理论研究王亚民(西安科技学院基础课部,陕西西安 710054)摘 要:光孤子是光纤通信系统中最理想的信息载体,本文阐述了光孤子通信系统的原理,探讨了光孤子传输理论与其产生的物理机制,对实现全光传输提供了必要的参考与依据。

关键词:光孤子通信;NL S方程;暗孤子中图分类号:T N911 文献标识码:A 文章编号:1001-7127(1999)S0-184-041 孤立波与光孤立子早在1834年英国科学家Russell首次提出孤立波概念[1]。

直到60年后的1895年, Korlew ey de Vries才从理论上推导出描述孤立水波的KdV方程。

从数学上讲,它是某些非线性偏微分方程的解。

孤立波在相互碰撞后不会畸变或消失,仍保持各自原来的形状和速度。

这种孤立波便称为孤立子。

在物理学中,有人从一些量子非线性波动方程中也发现了孤子。

这类孤立子是由非线性场所激发的、能量不弥散的、稳定的准粒子,具有一切物质的属性,如能量、动量、质量、电荷、自旋等特性,并在运动中或碰撞中也不受到破坏,遵守自然界的守恒定律,如能量、动量、质量守恒定律。

光脉冲在光纤中传输的损耗和色散限制了系统传输距离和容量,为了解决增大光脉冲的传输距离和信息容量,寻找在传输过程中形状和速度均保持不变的光脉冲,在1973年美国理论物理学家A.Hasegaw a提出在光纤中实行光孤子(optical soliton)传输的新概念[2],并于1980年得到了实验物理学家L.F.Mollenaner等人实验的证实。

2 光通信与光孤子通信1966年英籍华人K.C.Kao首次利用无线电波导通信的原理[3],提出光纤用作通信的传输线的设想,当时最好的光纤损耗高达1000dB/km,只要设法消除玻璃中的各种杂质,减少光传输的吸收,制造出低损耗光纤。

s光孤子传输系统的数值研究的开题报告

s光孤子传输系统的数值研究的开题报告

光子晶体光纤中40Gbit/s光孤子传输系统的数值研究的开题报告研究背景与意义:随着现代通信技术的快速发展,高速、宽带通信系统逐渐替代以往的有线电话网络系统。

在现有的光通信中,光纤通常被用来传输数字和模拟信号,然而采用光纤传输的带宽与传输距离其实都受到制约。

在当前的研究中,光子晶体光纤(PCF)已被证实是一种利用其如此丰富的特性来获得卓越的功率和传输特性的最佳选择。

光孤子传输是一种非线性传输技术,其可以带来极高的信号传输效率,因此被广泛应用于 40 Gbit/s 和更高速的数据通信系统中。

本研究旨在探究如何在光子晶体光纤中实现40 Gbit/s光孤子传输系统,并进行实验研究,以进一步提高光纤通信的传输效率和可靠性。

研究内容:1. 介绍光纤传输和光子晶体光纤的基本原理和特性;2. 研究光孤子传输技术及在40 Gbit/s数据通信系统中的应用;3. 讨论光子晶体光纤中的极化和色散特性,并建立相应的数学模型;4. 采用数值模拟技术,研究光孤子的产生和传输在光子晶体光纤中的特性;5. 制备实验样品,使用实验装置对光孤子传输系统进行实验研究;6. 分析实验数据,优化系统参数,提高传输效率和可靠性。

研究方法:1. 文献调研法:通过查阅相关文献了解国内外在光子晶体光纤和光孤子传输方面的研究现状和发展趋势。

2. 数值模拟法:利用商用软件或自编程序,建立数学模型,模拟光孤子在光子晶体光纤中的产生和传输特性。

3. 实验研究法:通过制备实验装置和样品,在实验室中测试样品的性能,进一步研究光孤子传输系统的特性。

预期结果:1. 研究光子晶体光纤中40 Gbit/s光孤子传输系统特性,并通过数值模拟方法找到最优解;2. 制备光子晶体光纤样品,并进行实验研究;3. 获得实验数据并分析结果,为光纤通信行业提供新的技术突破和发展方向。

研究意义:本研究的最终目标是研究和实现高速、可靠的光纤通信系统。

光子晶体光纤和光孤子传输技术在光通信领域有着广泛的应用前景,本研究为该领域中的光子晶体光纤的特性和光孤子传输技术的研究提供了新的思路和路线。

光纤耦合器中光孤子传输的Matlab仿真研究

光纤耦合器中光孤子传输的Matlab仿真研究

计算物理实习(彭加福,0640502112,江苏科技大学,数理学院,应用物理) (李文凯,0640502109,江苏科技大学,数理学院,应用物理) (徐大程,0640502115,江苏科技大学,数理学院,应用物理)导师:周青春题目:光纤耦合器中光孤子传输的仿真研究 2009年4月2日一、Matlab 仿真理论来源文献:施娟,侯韶华. 光纤耦合器中光孤子传输的仿真研究[J]. 电子元器件应用. 2008,V ol.10,No.4:65-67.光纤耦合器中光孤子传输的仿真研究施娟,侯韶华(南京邮电大学光电工程学院,江苏 南京210003)摘要:光纤耦合器因其在光纤通信中的广泛应用而得到深入研究。

文中在分析了光脉冲耦合器中光孤子传榆特性的基础上,给出了求解光脉冲在N 芯光纤耦合器中传榆信号的耦合模方程组的对称分步傅里叶解法, 同时给出了采用此方法将光脉冲在双芯和三芯耦合器中进行传输演化的仿真结果。

关键词:光纤耦合器;分步傅里叶法;耦合模仿真;光孤子——详细内容请查看该文章二、公式及Matlab 仿真1、描述光脉冲在N 芯耦合器中传输的耦合方程组]2[],1[如下:)(262,123332221TA A ik A A i A T A T A i T A z A j njj nj Nnj j n n n n n n n n n n n n ∂∂-++-∂∂+∂∂-∂∂=∂∂∑≠=ηγαββδ上式中,n A 是第n 个纤芯中模场的慢变振幅,∑=-=Nn n n n 1111''21ββδ表示线性失配,2n β、3n β和n α分别为二、三阶色散和损耗,n γ为非线性系数,nj k 是纤芯n 和j 之间的线性耦合系数,nj η为模间色散。

2、计算脉冲在传输了步长h 后的表达式为:]})),((2)),(()[2{ex p(),2(,11∑≠=--+=+Nnj j j nj n n n T z A F C hiT z A F hg F T h z A )]),(),((2exp[),2(),2(22T h z A T z A h i T h z A T h z A n n n n n +++=+-+γ ]})),2((2)),2(()[2{ex p(),(,11∑≠=++-+++=+Nnj j j nj n n n T hz A F C h iT hz A F h g F T h z A 其中,一式表示光脉冲传输前h/2时只受色散影响,二式表示非线性对光脉冲在步长h 内的影响,三式表示光脉冲在传输后h/2只受色散影响。

PSA平均光孤子系统传输性能的研究

PSA平均光孤子系统传输性能的研究

PSA平均光孤子系统传输性能的研究
李跃辉;林洪榕;许宗泽;钱胜
【期刊名称】《电信科学》
【年(卷),期】2003(019)012
【摘要】本文采用计算机系统仿真的方法,研究了应用相敏光放大器(PSA)作为在
线放大器的采用平均孤子传输方案的光孤子通信系统中,泵浦光与信号光之间的相
位漂移、光纤色散对光孤子通信系统传输性能的影响.仿真的结果表明:泵浦光与信号光之间的相位漂移将导致孤子幅度的下降;由于PSA增益的相敏特性,光纤色散导致孤子脉冲主瓣幅度下降,脉宽展宽,出现旁瓣.
【总页数】5页(P25-29)
【作者】李跃辉;林洪榕;许宗泽;钱胜
【作者单位】南京航空航天大学,南京,210016;南京邮电学院,南京,210003;南京邮电学院,南京,210003;南京航空航天大学,南京,210016;南京邮电学院,南京,210003【正文语种】中文
【中图分类】TN929.1
【相关文献】
1.相敏光放大器增益对平均光孤子系统传输性能的影响 [J], 杨爱霞;林洪榕;纪国强;钱胜;李跃辉
2.PMD对平均光孤子系统传输性能影响的研究 [J], 潘婷
3.在线放大器为PSA的动态孤子通信系统传输性能受光纤色散参量影响的研究 [J], 李跃辉;林洪榕;许宗泽;钱胜;杨爱霞
4.放大器间距对应用相敏光放大器的平均光孤子系统传输性能影响的研究 [J], 钱胜;林洪榕;李跃辉;杨爱霞
5.泵浦光和信号光之间的相位漂移对级联PSA光传输系统传输性能影响的研究 [J], 林洪榕;陈如全;徐剑
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