色散阶变光纤正常色散区啁啾演变特性之讨论.PDFVIP

第 27 卷第 6 期 光 子 学 报 Vo1. 27 No. 6 1998 年 6 月 ACTA PHOT ON ICA SINICA June 1998 色散阶变光纤正常色散区啁啾演变特性之讨论 苗洪利 王 晶 杨立森 ( 内蒙古师范大学 理系, 呼和浩特市 0 10022) 冯启元 ( 内蒙古大学 理系, 呼和浩特市 0 10022) 利用傅里叶变换法得到了色散阶变光纤正常色散区群速 色散导致啁啾的解析表 达式; 而且, 采用数值法模拟了色散阶变光纤正常色散区啁啾演变过程 结果表明: 色散阶 变光纤中啁啾以色散缓变光纤中啁啾为中心跳跃式变化, 但远小于常规光纤中啁啾选择 合适入射脉冲初始啁啾会使净啁啾等于零, 从而形成暗孤子 色散阶变光纤; 正常色散区; 啁啾演变 0 孤子通信系统可以在无中继的情况下实现高速大容量的远距离信息传输 因而在最近二十多年的 时间里, 光孤子已成为科技领域的一个极为活跃的课题 光纤可以形成光孤子, 最早是由Bell 实验室的 1 Ha egawa 和 T appert 提出的 因为由光纤的非线性效应引起的光脉冲的压缩能补偿其色散引起的展 宽 也就是说, 色散效应使一个脉冲波形散开, 因为该波形的不同频率分量的传播速度不同; 非线性效 应使脉冲的前沿变慢, 后沿变快 二者互相制约, 可能使波形保持不变 从啁啾角度讲, 群速度色散效 应( GVD) 产生线性啁啾, 自相位调制效应( SPM) 产生非线性啁啾, 但此啁啾在脉冲中心区域近似为线 性啁啾 在正常色散区, 二啁啾可能达到平衡, 使净啁啾为零, 从而形成暗孤子 由于在光纤损耗和背 景噪音方面, 暗孤子比亮孤子更具有稳定性2, 3, 所以, 在光纤中利用暗孤子作为信息载体更为人们所青 睐 因为孤子产生于非线性效应和色散效应之间的平衡, 如果脉冲要保持其孤子的特性, 必须保持峰值 4 功率不变 由于光纤的损耗, 其峰值功率随光纤长度呈指数规律下降 , 结果, 导致非线性效应的减小而 5 不能与色散效应保持平衡 因此, T ajima 提出了一种新型色散缓变光纤 , 这种光纤的二阶色散同损耗 一样随光纤长度呈指数规律下降, 从而补偿光纤的非线性效应, 使非线性效应和色散效应达到平衡 可 是, 就 目前的工艺水平还很难拉制色散缓变光纤 最近又提出了一种实用而有效的色散阶变光纤6~ 8, 该光纤每阶色散是均匀不变的, 阶与阶之间是非均匀的本文分析了此种光纤中啁啾演变过程 计算 结果表明: 色散阶变光纤中净啁啾非常小, 近似为零, 尤其在脉冲边缘净啁啾等于零 色散阶变光纤中 啁啾以色散缓变光纤中啁啾为中心跳跃式变化, 当脉冲传输至 Z= 60km 附近, 色散阶变光纤中啁啾完 全与色散缓变光纤中啁啾重合, 而且, 色散阶变光纤的阶数越多, 啁啾跳跃式变化幅度越小 1 在慢变包络近似下, 当考虑光纤损耗时, 脉冲在光纤中传输满足非线性薛定谔方程4 内蒙古自然科学基金资助项目 收稿日期: 1998 02 08 光 子 学 报 27 卷 5 14 2 A 1 A 2 i = ( Z) - | A | A - iA ( 1) Z 2 2