发布时间：2015-01-24 来源：人大经济论坛

通信工程专业论文 目 录 1 绪论6 1.1 概述6 1.2 光孤子通信的关键技术7 1.3 国内外发展状况7 1.4 论文研究内容及章节安排8 2 光纤孤子形成的基本原理9 2.1 群速度色散10 2.1.1 色散的概念10 2.1.2 色散的表示10 2.1.3 色散引起的脉冲展宽10 2.2 自相位调制12 2.2.1 光纤的非线性特性12 2.2.2 非线性特性的表示12 2.2.3 自相位调制（SPM）效应对光脉冲的影响13 2.3 GVD和SPM共同作用的情况14 3 非线性薛定谔方程15 3.1 非线性薛定谔方程的推导15 3.2 非线性薛定谔方程的孤子解18 3.2.1 用逆散射法求解非线性薛定谔方程18 3.2.2 数值解法20 4 孤子系统、色散管理孤子系统和密集色散管理孤子系统21 4.1 光孤子系统21 4.1.1 光孤子通信系统原理21 4.1.2 光孤子通信系统的组成21 4.1.3 光孤子通信系统存在的问题21 4.2 色散管理孤子系统（DMS）22 4.2.1 色散渐减光纤22 4.2.2 DM孤子引入的原因22 4.2.3 DM孤子的原理22 4.2.4 DMS的色散图22 4.2.5 DM的传输特性23 4.2.6 DM孤子的优势25 4.3 密集色散管理孤子系统（DDMS）25 4.3.1 DDM引入的原因25 4.3.2 DDM孤子的色散图26 4.3.3 DDM孤子的优势26 4.4 三个系统的适用范围26 5 光脉冲压缩技术27 5.1 光脉冲压缩的物理机制27 5.2 预啁啾27 5.3 光纤-光栅对压缩器27 5.3.1 压缩器的结构图27 5.3.2 光纤-光栅对压缩器的工作原理28 5.4 孤子效应压缩器28 5.4.1 孤子效应压缩器原理28 5.4.2 孤子效应压缩器的理论模型及数值解法29 5.4.3 孤子效应压缩器的性能29 5.5 一种新颖的光孤子脉冲压缩技术32 6 传输孤子的数值模拟及分析33 6.1 孤子的形成33 6.1.1 GVD效应引起的变化33 6.1.2 SPM引起的变化34 6.1.3 GVD和SPM共同作用34 6.2 色散效应及啁啾对光脉冲的影响36 6.2.1 二阶色散及啁啾在传输过程中对光脉冲的影响36 6.2.2 三阶色散及啁啾在传输过程中对光脉冲的影响39 6.3 非线性效应及啁啾的影响40 总 结42 谢 词43 参考文献44 附录A 外文翻译——原文部分45 附录B 外文翻译——译文部分50 附录C Matlab程序代码54 摘 要 光纤通信具有高速率、大容量、长距离以及抗干扰性强等特点，但光纤的损耗和色散降低了光纤的传输性能，阻碍了光纤通信的发展。随着EDFA的广泛使用，损耗的问题基本解决，光纤的色散便成了目前光纤通信系统中限制光信号传输速率和距离的主要因素。利用非线性效应补偿色散（形成孤子）来保持光脉冲稳定的传输逐渐成为通信的研究热点。 本论文介绍了光孤子的相关理论。首先，介绍孤子形成的机理即用非线性效应来平衡色散效应以实现光脉冲的稳定传输，并讨论了描述光孤子传输的方程及孤子解。若实现超短脉冲的稳定传输仅由非线性效应补偿色散是不能实现的。于是在后续部分介绍了色散管理和密集色散管理的概念，并讨论了有关光脉冲压缩的技术，提出将色散管理和孤子效应压缩相结合以实现超短脉冲稳定传输的新型光孤子压缩方案。最后，用Matlab软件模拟了各种效应对传输孤子的影响。 [关键字] 光孤子；非线性薛定谔方程；色散管理；密集色散管理；光脉冲压缩 The Research of Soliton Communication Systems ABSTRACT Optical fiber communication has the advantage of high-speed, large-capacity, long-distance and noise-proof,but fiber loss and dispersion limits the optical pulse transmission performance, has hinder the development of optical fiber communications. With the widespread use of EDFA, the loss basically solved, fiber dispersion effect has become the main factors which limit optical signal transmission rate and distance in the fiber-optic communications system.In the field of communications,nonlinear compensation dispersion effect (formation of solitons) to maintain the stability of the optical pulse transmission is becoming the hot spot . This paper introduces the theory of solitons. The first chapter describes soliton formation mechanism that is used the effects of nonlinear to balance dispersion effects in order to achieve stability in the optical pulse propagation; In part II discusses the description of the soliton transmission equation and soliton solutions; Bit rate and the transmission distance and the error rate is the main communications parameters, If achieving stability ultrashort pulse transmission only by the nonlinear effects is not realized.So the third part discusses dispersion management and intensive dispersion management concept and the fourth part of the optical pulse compression technology,introduces the dispersion of management and soliton compression effect of combining technology,in order to achieve pulse compression and maintained short-pulse stability of the transmission, to achieve high-speed, large-capacity, long-distance communication. In the fifth part of simulate various effect of soliton transmission with Matlab software. [Keywords] optical solitons; Nonlinear Schrodinger equation; Dispersion management; Intensive dispersion management; Optical pulse compression