光孤子传输系统的仿真研究 (1)

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
（Ｄｅｐｔ．ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ＆ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅ，ＱｉａｎｎａｎＮｏｒｍａｌＣｏｌｌｅｇｅｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｄｕｙｕｎ５５８０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｈｉｇｈｏｒｄｅｒｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｉｆｖｅｏｒｄｅｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｓｏｌｉｔｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ｓｏｌｉｔｏｎｐｈａｓｅｓａｎｄｓｏｌｉｔｏｎｓｐａｃｅＯＦＩｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｓｔｕｄｉｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｔｒｉｃｔｅａｃｈｏｔｈｅｒｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｔｈｅｎｕｍｅｉｃｒａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｓｏｌｉｔｏｎｃｏｎｏｒｆｍａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｒｅｇｉｖ —

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

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
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)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  光纤  仿真 optisystem   模型  误码率  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

ＷａｇＤｏｇｈｎＬｕＸｕｎｎｓｅｇ．ｎ
（ｏｌｇｆＳｉｎｅＵｎｖｒｉｆＩｆｒｔｎＥｇｎｅｉｇＺｅｇｈｕ４００，ＣｉａＣｌｅｏｃｃ，ｉｅｓｙｏｎｏｍａｉｎｉｅｒ，ｈｎｚｏ５０１ｈｎ）ｅｅｔｏｎ
Ａｂｓｒｃ：Ｏｐｉａｏｉｏａｅｉｓｏｄａｔｇｅｐｌｅｎｏｔｃｌｃｍｍｕｉａｏｙｓｅｏｐｒｄｔａｔｔｌｓｌｔｎｈｓａｓｒｅｆａｖｎａｅｗｈｎａｐｉｄｉｐａｏｃｉｎｃｔｎｓｔｍｃｍａｅｉｗｉｈｌｎａｏｔｉｅｒｃｍｍｕｉａｉｎｏｔａｙｔｍ．Ｂｕｏｏｅｏｔａｏｍｕｉａｉｎｓｓｅａｅｎｏｔｃｏｉｎｎｃｔｏｐｉｌｓｓｅｃｔｎｎｐｉｌｃｍｃｎｃｔｏｙｔｍｂｓｄｏｐｉａｓｌｏｌｔｈｓｐｔｉｔｃｕｌａｐｉａｉｎ．Ｉａｓｄｂｈｉａｖｔｇｓｏｐｉａｏｉｎｉｅｆｎｔｉａｅ，ｔｅａｕｎｏａｔａｐｌｃｔｏｔＳｃｕｅｙｔｅｄｓｄａａｅｆｏｔｌｓｌｔｔｌ．Ｉｈｓｐｐｒｈｎｃｏｓｔｅｒｅｆｏｔｃｌｓｌｏｎｕｓ— ｏｉｏｒｎｒｄｃｄｈｏｓｏｐｉａｏｉｎａｄｑａｉｓｌｎｗｅｅｉｔｏｕｅ．Ｔｈｅｃａｓｏｕｓ－ｏｉｏａｏｎｙｉｔｔｅｎｗｌｓｆｑａｉｓｌｎｗｓｆｕｄｂｔｔｅｕｅｏｕｅｉａｓｍｕａｏｈｓｆｎｍｂｒｃｌｉｌｔｎ．ＮＬＳｏｉｏｓｓｅｉｌａｅ．Ｔｈｌｅｉｓｌｎｗａａｐｃａｃｓｔｅｐｕｓｗｉｔｏｕｓ－ｏｉｎｗａｄｈｆｑａｉｓｌｔｓｏ

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。