光孤子脈衝碰撞特性計算程序的製作方法

2023-11-30 20:19:31 1

專利名稱：光孤子脈衝碰撞特性計算程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及光孤子脈衝碰撞特性計算程序，屬於光纖通信技術領域。
背景技術：
雙折射光纖中的孤子碰撞具有科學上的重要性，在光邏輯器件和偏振復用系統中 的具有重要的實用價值，引起了科技工作者的廣泛興趣。兩個偏振孤子的初始間隔可以根 據根據實際應用靈活設置。在光邏輯器件中，一個偏振態孤子作為數據信號，另一個偏振態 孤子作為控制信號，其初始時間間隔可以不同；在輸入端，通過調節控制信號孤子和數據信 號孤子的時間間隔、啁啾等來控制兩孤子是否處於束縛態，使其產生不同的時間延遲；在輸 出端可以通過設置相應的延遲來接收或不接收數據信號。在偏振復用孤子通信系統中兩個 偏振態的比特流是各自獨立的，在時域上相互交錯，相對初始時間間隔可長可短。孤子束縛 態可導致系統更高的通信比特率。孤子碰撞特性研究對於光邏輯器件和偏振復用系統優化 及該領域的深入研究非常重要，然而，通常情況下難於解析研究，這嚴重限制和阻礙了相應 學科的發展。

發明內容
本發明針對上述問題，在Windows作業系統的MATLAB環境中設計和撰寫了光孤子 脈衝碰撞特性計算程序，解決了光邏輯器件和偏振復用系統設計與優化過程中孤子碰撞特 性難於解析研究問題。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研究，為光邏輯器件 和偏振復用系統設計與優化及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 為了方便研究光邏輯器件和偏振復用系統的相關問題，本發明引入耦合方程《^r + 5T) + 7^TT + (" +車)w二O, (la) 3《 2
,,^v^ 5v、 1 52v ,i ,2j p、 a
'(^- )+ 5^ + (卜1 +鬥|)"0, (lb) 式中，u和v分別是正交偏振孤子脈衝的歸一化慢變包絡電場；歸一化時間t =
a-y》/T。，歸一化到脈衝的半寬度T。，-:ld十A》與脈衝的平均群速度成反比；s =
(P lx_ 13 ly) T。/2 I 13 21 ，反映了兩個脈衝的群速度失配；S > 0時，u和v分別是慢孤子和快 孤子；0《B《1是交叉相位調製係數；B = 0時，方程(1)簡化為非耦合的非線性薛丁格方
程[33] ;B = 1時，方程(1)簡化為具有解析解的Manakov方程；B = 2/3時對應線性雙折射 情況，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)設計和撰寫了光 孤子脈衝碰撞特性計算程序，可方便研究光孤子的碰撞特性。
本發明的有益效果是本發明提出的計算程序解決了光邏輯器件和偏振復用系統 設計與優化過程中孤子碰撞特性難於解析研究問題。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研究， 為光邏輯器件和偏振復用系統設計與優化及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、脈衝時域寬
度、初始時域間隔、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)，計算正交偏振光孤子脈衝在各種情況下的碰撞特性。兩個正交偏振的輸入孤子脈衝分 別是《=0,r) = Jsec/<r + 7"0)exp(— ~、 0), (2a)
禾口v(《=0,t) = Jsec/z(r —r0)exp(—^^^~), (2b) (2)式中，A是脈衝幅度，C是線性啁啾參量，2、兩孤子時間間隔。根據分步傅裡 葉算法，當脈衝從l傳輸到l+h(微小距離h)時，色散效應和非線性效應可以分別單獨計 算，使脈衝在光纖中的傳輸問題變得簡單。為了減小邊緣效應，可設置較大的時域計算窗口 T = (-80，80)和較大的採樣點數512，也可根據實際情況進行修改。利用該計算程序，通過計算孤子混合參量^(《)=^v : 7，可以研充孤
L|《=0,r)| &
子碰撞過程中兩孤子的混合程度，以確定兩孤子是否相互捕獲形成孤子束縛態。 利用該計算程序，通過計算兩孤子時間間隔Ar(^^r二(《)-r二(《)隨傳輸距離
的變化，可以研究兩正交偏振孤子在傳輸過程中是相互束縛在一起還是兩孤子相互分離， 並可研究啁啾的影響。利用該計算程序，通過計算"L(《)=^-^^和
j |w(《,<y)| cto
-^~~，可以研究啁啾孤子頻率質心"。 tu(U和隨傳輸距
J |v(《，c;)| c/
離的變化規律。 利用該計算程序，還可以研究啁啾對時域半峰全寬變化的影響、啁啾對時域波形 演化的影響。 總之，本發明提供了光孤子脈衝碰撞特性計算程序，可通過調整不同參數計算各 種情況下的光孤子脈衝碰撞特性，解決了該領域中難於解析研究的難題。我們應用該程序 已經部分研究了光孤子脈衝碰撞特性，取得了部分研究成果並發表在相關重要刊物上。可 見，本發明為光纖通信系統和相應關鍵器件(如光孤子開關等光邏輯器件)優化及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
本發明是光孤子脈衝碰撞特性計算程序，屬於光纖通信技術領域。其特徵在於(1)本發明按照方程(1)，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孤子脈衝碰撞特性計算程序。(2)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、脈衝時域寬度、初始時域間隔、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)，計算正交偏振光孤子脈衝在各種情況下的碰撞特性。(3)本發明提出的計算程序解決了光邏輯器件和偏振復用系統設計與優化過程中孤子碰撞特性難於解析研究問題。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，為光纖通信系統和相應關鍵器件(如光孤子開關等光邏輯器件)優化及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。
全文摘要
本發明涉及光孤子脈衝碰撞特性計算程序，屬於光纖通信技術領域。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、脈衝時域寬度、初始時域間隔、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)，計算正交偏振光孤子脈衝在各種情況下的碰撞特性，解決了光邏輯器件和偏振復用系統設計與優化過程中孤子碰撞特性難於解析研究問題。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，為光纖通信系統和相應關鍵器件(如光孤子開關等光邏輯器件)優化及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。
文檔編號H04B10/12GK101753215SQ200910260510
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者劉山亮, 鄭宏軍, 黎昕 申請人:聊城大學