光纤通信系统中耗散孤子间的相互作用

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1973年Hasegawa和Tappert最初预测到光纤中能够形成孤子,并由1980年Bell实验室Mollenauer的实验观察得到了证实。第二年,第一个光纤传输系统便问世了。作为新一代高速长距离通信的优选方案,光孤子通信利用脉冲在光纤中非线性效应与色散效应的平衡来实现高速脉冲孤子稳定传输。同时,孤子间的相互作用是影响信息传输的关键问题。为了了解孤子间相互作用的性质和结果,人们进行了大量的实验和理论研究。然而,实际的长距离、高速率光纤通信系统还包含能量的供应和传输过程中的损耗间的平衡。因此,存在于耗散系统中的耗散孤子成为了光孤子通信研究的热点。耗散孤子有着极其丰富的相互作用现象如:排斥、融合、分裂、湮灭、散射、螺旋等。这些现象对于研究耗散孤子的理论和实验都非常重要,而且在光纤通信系统、全光开关、逻辑门、激光冷却等领域都具有十分广泛的应用前景。本文中,我们通过分裂步长快速傅立叶变换方法数值模拟了一维耗散孤子间的相互作用。我们还详细讨论了三阶色散效应下耗散孤子相互作用的一些细节,得到了一些有意义的结果。全文共分五章:第一章我们简要介绍了非线性光学以及非线性光学中孤子的基本概念及原理。第二章我们回顾了光孤子通信的发展史,讨论了制约光孤子通信实用化的主要理论和技术问题,还讨论了光孤子通信今后的主要研究方向。在第三章和第四章中,我们简要介绍了耗散孤子与耗散系统的基本理论,并展示了倍周期分岔耗散孤子间相互作用的一些有趣现象。在第五章中,我们细致分析了三阶色散效应对相邻耗散孤子间的相互作用的影响,发现三阶色散在一定程度上能够抑制孤子间的相互作用,这对于提高光纤通信系统的比特率有着潜在的应用价值。最后我们对本文进行了总结,并对本领域今后的工作进行了展望。
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