光纖中產生超連續譜的計算程序的製作方法
2023-05-18 09:49:01
專利名稱：光纖中產生超連續譜的計算程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖中產生超連續譜的計算程序，屬於雷射技術和光纖通信技術領域。
背景技術：
近年來，光纖超連續譜廣泛應用于波分復用光通信系統、超短脈衝產生、光學相干層析和光譜分析等重要領域，其研究得到了廣泛關注。人們對在色散位移光纖、色散平坦光纖、色散平坦漸減光纖、光子晶體光纖等多種光纖中產生超連續譜進行了研究，其中色散平坦光纖和平坦漸減光纖中產生的超連續譜特性較好。在凹形色散平坦光纖(DFF-CCDP)中產生超連續譜未見報導。光纖超連續譜研究對於雷射技術和光纖通信技術領域的深入研究非常重要，然而，面臨著難於解析研究的問題，這嚴重限制和阻礙了相應學科的發展。
發明內容
本發明針對光纖超連續譜探索難於解析研究的情況和計算機技術的快速發展，在Windows作業系統的MATLAB環境中設計和撰寫了光纖中產生超連續譜的計算程序，解決了該領域中光纖超連續譜難於解析研究的相關問題。本發明提出的計算程序簡潔易懂，操作方便，功能強大，計算速度快，作圖簡便，實用性強，可根據實際情況修改相關參數進行各種情況下的相關研究，為在光纖中實現最佳超連續譜、光纖優化設計及其該領域的深入研究提供了有力支持，將推動本學科的快速發展。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是 為了方便研究光纖中產生超連續譜相關問題，本發明對超連續譜產生所滿足的非線性方程歸一化為 式中，u為光脈衝慢變包絡振幅，ξ為歸一化傳輸距離，τ為歸一化時間參量；右邊第一項為色散項，βn為各階群速度色散係數，n表示色散階數，
第二項至第四項表示脈衝傳輸中的非線性項，其第二項為自相位調製效應；第三項為脈衝自變陡效應，對高階孤子的影響顯著，s＝1/ω0T0，ω0為脈衝中心角頻率，T0為脈衝半寬度；第四項為拉曼散射效應，τR＝TR/T0，TR為脈衝內拉曼散射係數，與拉曼增益的斜率有關，通常為3fs；最後一項表示光纖損耗項，
α為光纖損耗係數，LD是色散長度。方程(1)不能解析求解。本發明採用分步傅立葉方法，根據方程(1)、光纖的色散參量D與脈衝中心波長λ關係式、光纖色散參量D與群速度色散係數以及光脈衝中心波長的關係式、入射光脈衝各參量設計和撰寫了光纖中產生超連續譜的計算程序，可方便研究光纖中產生超連續譜。
本發明的有益效果是本發明提出的計算程序，解決了該領域中光纖超連續譜難於解析研究問題。程序簡潔易懂，操作方便，功能強大，計算速度快，作圖簡便，實用性強，可根據實際情況修改相關參數進行各種情況下的相關研究，為在光纖中實現最佳超連續譜、光纖優化設計及其該領域的深入研究提供了有力支持，將推動本學科的快速發展。
具體實施例方式 本發明提出的計算程序，可通過調整不同參數(如輸入脈衝的幅值、脈衝時域變形、時域寬度、初始啁啾C、計算所用時域窗口大小、採樣點數，不同光纖參量、傳輸距離)，計算在各種情況下光纖中產生的超連續譜。下面以凹形色散平坦光纖為例介紹 凹形色散平坦光纖的色散參量D與脈衝中心波長λ滿足 D(λ)＝D0+k1(λ-λD)2+k2(λ-λD)4，(2) (5)式中，D0為光纖的色散峰值，k1和k2為光纖色散參量D關于波長的色散係數，λD為D(λ)＝D0時的波長，光纖損耗為0.2dB/km. 光纖色散參量D與群速度色散係數以及光脈衝中心波長的關係為 實際應用中只能測量得到光纖色散參量D，而不能直接測得群速度色散係數βn，因此，我們由(2～3)式可以求得光纖中光脈衝中心波長λ0處的各階群速度色散係數的具體表達式. 本發明中，令λD＝λ0，選擇入射光脈衝的中心波長λ0＝1550nm，D0＝0.2ps/(nm·km)，k1＝-0.000115ps/(nm3·km)，k2＝8.5×10-9ps/(nm5·km)。有上述參量、(2～3)式及其關于波長的多次導數，可以得到(1)式中各階(本文討論的最高階為6階)群速度色散係數的具體數值。然後，以時域半峰全寬TFWHM＝0.2ps和高功率脈衝幅值N＝3的線性啁啾高斯光脈衝(C是線性啁啾參量) 作為入射光脈衝，採用分步傅立葉方法，按照歸一化方程(1～4)設計和撰寫了光纖中產生超連續譜的計算程序，可方便研究光纖中產生超連續譜的特性。數值計算時，光脈衝時域窗口可為(-80，80)，採樣點數為1024，也根據實際情況進行調整。
在光纖中形成超連續譜的過程中，光脈衝頻譜變化複雜，本發明通過計算光脈衝方均根譜寬
可以研究脈衝頻譜隨傳輸距離的變化規律，為獲得最佳超連續譜提供支持。
利用該計算程序，通過計算頻譜質心
可以研究光脈衝頻譜向長、短波長方向移動的變化規律。
利用該計算程序，還可以研究輸入脈衝相關參量(時域波形、啁啾、峰值)、光纖相關參量對光纖超連續譜產生的影響，從而為光纖中產生超連續譜和優化光纖參量的設計提供有力支持。
總之，本發明提出了光纖中產生超連續譜的計算程序，可通過調整不同參數計算各種情況下的超連續譜，有效解決了相關領域中難於解析研究的難題。我們應用該程序已經部分研究了光纖超連續譜，取得了部分研究成果並發表在相關重要刊物上。可見，本發明為在光纖中實現最佳超連續譜、光纖優化設計及其該領域的深入研究提供了有力支持，將推動本學科的快速發展。
權利要求
1.本發明是光纖中產生超連續譜的計算程序，屬於雷射技術和光纖通信技術領域。其特徵在於
(1)本發明按照方程(1～4)，在Windows作業系統的MATLAB環境中採用分步傅立葉方法設計和撰寫了光纖中產生超連續譜的計算程序。
(2)本發明提供的計算程序，可通過調整不同參數(如輸入脈衝的幅值、脈衝時域變形、時域寬度、初始啁啾C、計算所用時域窗口大小、採樣點數，不同光纖參量、傳輸距離)，計算在各種情況下光纖中產生的超連續譜。
(3)本發明提出的計算程序簡潔易懂，操作方便，功能強大，計算速度快，作圖簡便，實用性強，可根據實際情況修改相關參數，為雷射技術和光纖通信技術領域的深入研究提供了有力支持，將推動本學科的快速發展。
全文摘要
本發明涉及光纖中產生超連續譜的計算程序，屬於雷射技術和光纖通信技術領域。本發明提出的計算程序，可通過調整不同參數(如輸入脈衝的幅值、脈衝時域變形、時域寬度、初始啁啾C、計算所用時域窗口大小、採樣點數，不同光纖參量、傳輸距離)，計算在各種情況下光纖中產生的超連續譜。本發明提出的計算程序簡潔易懂，操作方便，功能強大，計算速度快，作圖簡便，實用性強，可根據實際情況修改相關參數，為雷射技術和光纖通信技術領域的深入研究提供了有力支持，將推動本學科的快速發展。
文檔編號H04B10/12GK101820319SQ20091026590
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月21日 優先權日2009年12月21日
發明者黎昕, 鄭宏軍 申請人:聊城大學