光纖耦合器中光孤子傳輸?shù)膍atlab仿真研究

《光纖耦合器中光孤子傳輸?shù)膍atlab仿真研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、光纖耦合器中光孤子傳輸?shù)腗atlab仿真研究計(jì)算物理實(shí)習(xí)（彭加福，0640502112，江蘇科技大學(xué)，數(shù)理學(xué)院，應(yīng)用物理）（李文凱，0640502109，江蘇科技大學(xué)，數(shù)理學(xué)院，應(yīng)用物理）（徐大程，0640502115，江蘇科技大學(xué)，數(shù)理學(xué)院，應(yīng)用物理）導(dǎo)師：周青春題目：光纖耦合器中光孤子傳輸?shù)姆抡嫜芯?009年4月2日一、Matlab仿真理論來源文獻(xiàn)：施娟,侯韶華.光纖耦合器中光孤子傳輸?shù)姆抡嫜芯縖J].電子元器件應(yīng)用.2008,Vol.10,No.4:65-67.光纖耦合器中光孤子傳輸?shù)姆抡嫜芯渴┚?，侯韶華(南京郵電大學(xué)光電工程學(xué)院，江蘇南京210003)摘要：光纖耦合

2、器因其在光纖通信中的廣泛應(yīng)用而得到深入研究。文中在分析了光脈沖耦合器中光孤子傳榆特性的基礎(chǔ)上，給出了求解光脈沖在N芯光纖耦合器中傳榆信號的耦合模方程組的對稱分步傅里葉解法，同時給出了采用此方法將光脈沖在雙芯和三芯耦合器中進(jìn)行傳輸演化的仿真結(jié)果。關(guān)鍵詞：光纖耦合器；分步傅里葉法；耦合模仿真；光孤子——詳細(xì)內(nèi)容請查看該文章二、公式及Matlab仿真1、描述光脈沖在N芯耦合器中傳輸?shù)鸟詈戏匠探M[1],[2]如下：?An?An?n2?2An?n3?3An?n2??n1?i??A?i?AAn?nnn?z?T2?T26?T32上式中，An是第n個纖芯中模場的慢變振幅，?別為二、三階色散

3、和損耗，?n為非線性系數(shù)，2、計(jì)算脈沖在傳輸了步長h后的表達(dá)式為：n1j?1,j?n?N(iknjAj??nj?Aj?T)1N???n'1??n1表示線性失配，?n2、?n3和?n分2n'?1knj是纖芯n和j之間的線性耦合系數(shù)，?nj為模間色散。hhAn?(z?,T)?F?1{exp(gn)[F(An(z,T))?22An?(z?j?1,j?n?NihCnjF(Aj(z,T))]}2hhh22,T)?An?(z?,T)exp[i?n(An(z,T)?An(z?h,T))]222?1hhAn(z?h,T)?F{exp(gn)[F(An?(z?,T))?22j

4、?1,j?n?NihhCnjF(Aj?(z?,T))]}22其中，一式表示光脈沖傳輸前h/2時只受色散影響，二式表示非線性對光脈沖在步長h內(nèi)的影響，三式表示光脈沖在傳輸后h/2只受色散影響。經(jīng)過這三步運(yùn)算，就可最終得到光脈沖在傳輸步長h后的數(shù)值解。二式中用到未知數(shù)An(z?h,T)，它在開始計(jì)算時可用An(z,T)2代替，然后采用迭代算法。123、上三式中均含gn，它是關(guān)于頻率?的函數(shù)，正確計(jì)算圓頻率?很關(guān)鍵，因此要深入了解Matlab中的快速傅立葉變換思想[3]。Matlab仿真時采用快速傅立葉變換fft()和ifft()兩個函數(shù)，變換時根據(jù)正負(fù)頻[4],[5]選用正逆傅

5、立葉變換函數(shù)，防止得到錯誤的對稱解。三、Matlab仿真結(jié)果1、當(dāng)光脈沖在單根光纖中傳輸時，取：A1(0,T)?sech(t)i?2gn??2?n?1初始脈沖A=sech(t)光脈沖在單根光纖中傳輸由圖可見，在不考慮損耗的情況下，光孤子在單根光纖中傳輸時，保持原始形狀不變輸，這是孤子的最主要特征和研究價值所在。2、當(dāng)光脈沖在雙芯耦合器中傳輸時，?。篈1(0,T)?sech(t)[6]，向前持續(xù)傳A2(0,T)?0i?2gn??2?n?1C12?C21?k12?k21?12也就是說，在光纖反常色散區(qū)只考慮二階色散，而忽略損耗、高階色散和模間色散。光脈沖在雙芯耦合器的第一根光纖

6、中傳輸光脈沖在雙芯耦合器的第二根光纖中傳輸3、當(dāng)脈沖在三芯耦合器中傳輸時，取：A1(0,T)?sech(t)A2(0,T)?A3(0,T)?0i?2gn??2?n?1C12?C21?C23?C32?k12?k21?k23?k32?1C13?C31?k13?k31?0也就是說，色散中只考慮二階色散，耦合只存在相鄰纖芯間。光脈沖在三芯耦合器的第一根光纖中傳輸3光脈沖在三芯耦合器的第二根光纖中傳輸光脈沖在三芯耦合器的第三根光纖中傳輸4、結(jié)果分析：光脈沖在光纖耦合器中傳輸時，隨著傳輸距離的增加，脈沖寬度也不斷地展寬，這是由于光纖中色散和非線性效應(yīng)共同作用的結(jié)果[7]。需要注意的是，

7、計(jì)算精度不夠時會將這一結(jié)果放大，甚至?xí)芸鞌U(kuò)散開，并因Matlab中快速傅立葉變換的周期性邊界條件,致使能量從時間窗口的一邊跑到另一邊，而導(dǎo)致錯誤結(jié)果，因此選擇適當(dāng)?shù)木纫彩呛荜P(guān)鍵的[8]。從圖中可以看出，輸入的能量在耦合器的光纖中傳遞，保持總能量不變，光脈沖形狀由于色散和非線性效應(yīng)而展寬，但仍可持續(xù)傳遞。在三芯耦合器中，中間纖芯的能量變化周期約是邊上兩根纖芯能量變化周期的2倍。四、Matlab仿真程序*PARTONE:******Wspace.mbyThomasE.Murphy******functionw=ws