三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究

三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究西安邮电学院毕业设计（论文）题目：三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究系别：电子与信息工程专业：光信息科学与技术班级：0401学生姓名：唐伟东导师姓名：曾祥梅职称：讲师起止时间：2008年3月24日至2008年6月20日三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究西安邮电学院毕业设计(论文)任务书学生姓名唐伟东指导教师曾祥梅职称讲师系别电子与信息工程专业光信息科学与技术题目三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究任务与要求任务：1掌握光在光纤中的传输方程，及其物理意义。2采用分步傅立叶方法仿真二阶孤子的相互作用。3得出三阶色散和自频移对孤子互作用的影响。要求熟练掌握MATLAB编程。开始日期2008-3-24完成日期2008-6-20系主任(签字)2008年月日三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究西安邮电学院毕业设计(论文)工作计划学生姓名：唐伟东_指导教师：_曾祥梅职称：讲师系别：_电子与信息工程_专业：_光信息科学与技术_题目：三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究工作进程起止时间工作内容2008.3.24——2008.3.30搜集与毕业设计课题相关的资料2008.4.1——2008.4.15对相关资料进行学习，掌握与课题相关内容2008.4.16——2008.4.25学习MATLAB软件2008.4.26——2008.5.10着手分步傅立叶方法的程序编写2008.5.11——2008.5.28针对课题需要,进行各项仿真实验2008.5.29——2008.6.3整理仿真结果,得出初步结论2008.6.4——2008.6.9撰写毕业论文2008.6.10——2008.6.15按导师意见修改论文，完成定稿，准备答辩三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究主要参考书目(资料)：1贾东方,余震虹,谈斌,等译：非线性光线光学原理及应用。电子工业出版社，北京，20022王飞：单模光纤中二阶孤子间相互作用研究。陕西师范大学硕士论文，西安，20043曾祥梅,曹冬梅,时坚：飞秒孤子间相互作用的数值研究。光子学报，北京，20054苗润才,王飞,曾祥梅：二阶孤子间相互作用引起孤子衰变。光子学报，北京，2003主要仪器设备及材料：一台装有MATLAB软件的微型计算机论文(设计)过程中教师的指导安排：每周四下午答疑对计划的说明：无注：本计划一式两份，一份交系，一份自己保存。指导教师签字：年月日三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究西安邮电学院毕业设计(论文)开题报告课题名称：三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究电子与信息工程系光信息科学与技术专业2004级0401班学生姓名：唐伟东学号：05043006指导教师：曾祥梅报告日期：2008年月日三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究1．本课题所涉及的问题及应用现状综述随着光通信技术的迅速发展，作为新一代长距离高速传输方案的光孤子传输得到了广泛的关注，其中群速度色散和自相位调制效应的共同作用是孤子产生的主要理论基础，普通孤子是通过二阶色散和非线性效应之间的相互平衡实现保形传输。但在飞秒级短脉冲通信中，或研究材料亚微观特性和宏观量子效应而考察超窄空间孤子的时候,高阶效应就不容忽略，脉冲内部自频移效应和三阶色散效应就是其中颇受人们注视的两个典型的高阶效应。两个相邻二阶孤子脉冲在光纤中传输时,其间隔一定时，光纤达到一定的长度，这两个相邻二阶孤子之间就会发生相互作用，在零色散波长处二阶色散接近于零，高阶色散对二阶孤子之间的相互作用的影响也就变得突出。本课题考虑在三阶色散和自频移的作用时，研究二阶孤子的相互作用。2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析本课题需要重点研究的关键问题：通过MATLAB数学仿真软件来研究三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用有怎样的影响，包括它们分别对二阶孤子相互作用的影响，它们一起作用对二阶孤子相互作用的影响，和分别通过控制改变它们的性能参数对二阶孤子相互作用的影响及同时通过控制改变三阶色散和自频移的性能参数来研究二阶孤子的相互作用，本次课题的关键问题是清楚概念和数学仿真。解决的思路：第一步：查阅资料掌握光在光纤中的传输方程，及其物理意义并弄清和掌握三阶色散，自频移及二阶孤子的定义及特性。第二步：学习MATLAB数学仿真软件。第三步：学习分步傅立叶方法仿真二阶孤子的相互作用。第四步：通过MATLAB编程进行仿真。第五步：记录各研究阶段的仿真结果，根据仿真结果，综合分析得出三阶色散和自频移对孤子相互作用的影响。三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究3．完成本课题的工作方案完成本课题的工作方案如下：第一周----第三周：参考老师给的电子教案和查阅网上相关资料。第四周：书写毕业论文开题报告。第五周----第六周：给出毕业设计所要做的课题大纲。第六周----最后：完成设计方案，进行仿真并得出三阶色散和自频移对孤子相互作用的影响，完成论文撰写，以及答辩工作。4．指导教师审阅意见指导教师(签字)：年月日三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究西安邮电学院毕业设计(论文)成绩评定表学生姓名唐伟东性别男学号05043006专业班级光信息科学与技术0401课题名称三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究课题类型难度较难毕业设计（论文）时间2008年3月24日～6月20日指导教师曾祥梅(职称讲师)课题任务完成情况论文(千字)；设计、计算说明书(千字)；图纸(张)；其它(含附件)：指导教师意见分项得分：开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；论文撰写（规范）分；学习态度分；外文翻译分指导教师审阅成绩：指导教师(签字)：年月日评阅教师意见分项得分：选题分；开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；论文撰写（规范）分；外文翻译分评阅成绩：评阅教师(签字)：年月日验收小组意见分项得分：准备情况分；毕业设计（论文）质量分；（操作）回答问题分验收成绩：验收教师(组长)(签字)：年月日三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究答辩小组意见分项得分：准备情况分；陈述情况分；回答问题分；仪表分答辩成绩：答辩小组组长(签字)：年月日成绩计算方法指导教师成绩20(％)评阅成绩30(％)验收成绩20(％)答辩成绩30(％)学生实得成绩(百分制)指导教师成绩评阅成绩验收成绩答辩成绩总评答辩委员会意见毕业论文(设计)总评成绩(等级)：系答辩委员会主任(签字)：系(签章)年月日备注三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究目录摘要........................................................IABSTRACT....................................................II引言........................................................11光在光纤中的传输.............................................21.1光纤中光脉冲的传播.................................................21.2高阶非线性效应.....................................................62分步傅立叶方法...............................................83三阶色散和自频移对二阶孤子互作用的影响..........................103.1没有三阶色散和自频移作用下二阶孤子的相互作用........................103.2只有三阶色散单独作用时二阶孤子的相互作用............................153.3只有自频移单独作用时二阶孤子的相互作用..............................223.4三阶色散和自频移共同作用下二阶孤子的相互作用........................263.5结论：三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响.....................294总结.....................................................29致谢.......................................................30参考文献....................................................30附录.......................................................31三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究I摘要本文首先介绍了光在光纤中传输的非线性薛定谔方程和数值模拟所用的方法即分步傅立叶方法。通过数值计算，对时域上相邻的两个两个皮秒量级的二阶孤子在光纤中的传输行为进行了模拟，研究了它们之间的相互作用和三阶色散和自频移分别对二阶孤子的相互作用的影响，及三阶色散和自频移共同对二阶孤子相互作用的影响，最后得出三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响。没有三阶色散和自频移作用下，分别考虑相位相同和相位相反，振幅相同和振幅不同的情况，通过数值求解标准化非线性薛定愕方程，模拟二阶孤子对的相互作用，主要结论有:时域上相邻的两个二阶孤子在光纤中传输时都发生分裂;分裂出的大振幅基孤子群速度保持不变，不发生偏移;两个小振幅基孤子相互“吸引”(同相位)或“排斥”(反相位)，等振幅时小振幅基孤子间的相互作用强，而振幅的差异会减弱小振幅基孤子间的相互作用。通过对三阶色散和自频移各自单独作用，及三阶色散和自频移共同作用时的二阶孤子对的相互作用研究，得出三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响：三阶色散会增强二阶孤子的相互作用，而自频移抑制二阶孤子的相互作用，共同作用时，三阶色散会减弱自频移的抑制作用。关键字：二阶孤子；三阶色散；自频移；大（小）振幅基孤子；相互作用三阶色散和自频移对二阶孤子相互作用的影响研究IIAbstractThispaperintroducedthenonlinearSchrödingerequation(NSE)ofthesolitonpropagationinopticalfibersandtheapproachofnumericalsimulationnamelyFouriertransformstep-by-step.Then,thepropagationoftwoneighboringpicosecondsecond-ordersolitonsinopticalfiberissimulatednumerically,westudytheinteractionbetweenthetwosecond-ordersolitonsandtheimpactontheinteractionrespectivelybringedbythird-orderdispersionandself-frequencyshift,andtheimpactwhentheyworktogether.Finally,wereachthetheimpactontheinteractioncausedbythethird-orderdispersionandthefrequencyshift.Undernotheroleofthird-orderdispersionandself-frequencyshift,weconsideredseveraldifferentsituationsofthephasesaresameorcontrast,theequivalentamplitudesordifferentamplitudes.Throughnumerica