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抛物形自相似脉冲在光纤中的放大与传输

专 业: 光学
关键词: 抛物形自相似脉冲 光纤放大器 放大 传输特性
分类号: O43
形 态: 共 54 页 约 35,370 个字 约 1.692 M内容
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内容摘要


自相似是众多物理系统的基本特性,而产生于色散渐减光纤和光纤放大器的正常色散区的自相似脉冲,以其独特的传输特性引起越来越多的关注。

在以往的研究中,自相似脉冲的传输通常由含增益的非线性Schrodinger(NLS)方程来描述。

早在1981年,M.J.Ablowitz和H.Segur就指出自相似解和孤子解都存在于NLS方程中[1]。

一直以来,自相似脉冲由于很好地解决了传输中脉冲的强度限制问题,它在高功率传播时,脉冲形状不改变(始终保持抛物线形状),具有抵御光波分裂的能力;另外具有严格的线性啁啾,从而能够获得高功率、高能量的超短压缩脉冲;同时自相似特性只由入射脉冲的能量和光纤参数决定,而与初始脉冲的形状无关[2]等,成为近年来国际上光纤光学研究领域的热点之一。

光纤中脉冲的自相似性特性对于高功率超短脉冲[6,7]的产生以及科学研究等具有重要的意义,并已经被广泛的应用到高功率的放大系统[2,3],高效在线压缩器[2-4]、光纤布拉格光栅[5]以及自写波导演化[6]等众多方面。

本论文以复系数广义非线性薛定谔Ginzburg-Landau(GL)方程为理论依据,求出了常系数GL方程的自相似脉冲解析解,研究了在高阶色散和增益色散影响下,自相似脉冲在掺镱光纤放大器中的传输特性。

从解析求解和数值模拟两方面分别阐述了初始脉冲能量,三阶色散和偶极子驰豫时间对脉冲由高斯形向抛物形的演化及传输的影响;论文共分为五章,第一章为绪论,第二章为本论文的基本理论,第三,四,为论文的主要工作,第五章为展望与总结。

第一章对自相似脉冲的特性进行了简要的介绍,包括它的产生原理与方法,研究现状和应用前景等,并简单介绍了本论文所做的工作。

第二章介绍了脉冲在光纤中的传输方程。

第三章详细介绍了分别以NSLE和G-LE为传输模型,抛物形自相似脉冲在掺镱光纤放大器中解析解的求解。

第四章研究了在高阶色散和增益色散影响下,自相似脉冲在掺镱光纤放大器中的传输特性,研究结果表明,当传输考虑三阶色散效应时,伴随着脉冲啁啾非线性区域的扩大,啁啾中心随着色散系数取值的大小和正负前、后移动,脉冲峰向一侧延迟,中心位置发生漂移。

增益色散对脉冲放大起到滤波作用,对自相似脉冲具有压窄效应。

其结果进一步证实了具有一定驰豫时间的增益介质能够维持自相似孤子波的稳定传输。

第五章为结论与展望..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1自相似脉冲的形成
1.1.1群速度色散
1.1.2自相位调制
1.1.3自相位调制和群速度色散共同作用
1.1.4三阶色散产生的非线性啁啾
1.2自相似脉冲的研究进展及应用
1.2.1自相似脉冲的研究进展
1.2.2自相似脉冲的应用
第二章 脉冲在单模光纤中的传输
2.1单模光纤
2.2光脉冲的描述
2.3麦克斯韦方程组
2.4脉冲的基本传输方程
2.5广义的非线性薛定谔方程
2.6数值计算方法
第三章 掺镱光纤放大器中自相似脉冲的产生
3.1引言
3.2镱离子的能级结构和光谱特性
3.3自相似脉冲NSLE传输模型
3.3.1理论模型
3.2.2数值分析
3.4自相似脉冲G-L方程传输模型
3.4.1理论模型
3.4.2解析解与数值模拟的对比
3.4.3结论
第四章 自相似脉冲在掺镱光纤放大器中的特性
4.1引言
4.2三阶色散对自相似脉冲产生的影响
4.3增益色散对自相似脉冲产生的影响
4.4结论
第五章 总结和展望
参考文献

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中图分类: > O43 > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学

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