光纖中脈沖時延對超高斯雙脈沖頻譜的影響畢業(yè)論文

PAGE分類號：O437UDC：密級：公開編號：成都信息工程學院學位論文光纖中脈沖時延對超高斯雙脈沖頻譜的影響論文作者姓名：申請學位專業(yè)：申請學位類別：論文提交日期：光纖中脈沖時延對超高斯雙脈沖頻譜的影響摘要本文從忽略光纖色散和脈沖間走離效應的的耦合非線性薛定諤方程出發(fā)，解析推導了二階超高斯雙光脈沖對的非線性相移，利用傅立葉變換，計算模擬和討論了不同時延參數(shù)下一強一弱的兩二階超高斯脈沖在由于交叉相位調制效應所致的頻譜展寬和頻譜移動特性隨傳輸距離的變化規(guī)律，并與同步輸入以及高斯雙脈沖的情形作了比較。結果表明：與同步耦合時兩束二階高斯光脈沖對稱的頻譜特性相比，異步耦合時，兩脈沖的頻譜是不對稱的，要出現(xiàn)頻譜移動。時延參數(shù)不同，頻譜移動的程度及形式也不同；當脈沖1超前于脈沖2時，脈沖1的頻譜出現(xiàn)紅移，脈沖2出現(xiàn)藍移；當脈沖1落后于脈沖2時，脈沖1的頻譜出現(xiàn)藍移，脈沖2出現(xiàn)紅移。與時延參數(shù)為零時相同的是，隨著傳輸距離的增加，頻譜寬度變寬，譜峰數(shù)目增多。與高斯脈沖的情形相比，在時延參數(shù)為零時，超高斯雙脈沖能量主要集中頻譜中心而不是頻譜邊緣，在時延參數(shù)不為零且其它參數(shù)相同時，超高斯雙脈沖的頻譜比高斯的展得更寬。關鍵詞：交叉相位調制；脈沖時延；超高斯雙脈沖，頻譜移動Effectsofinitialtimedelayonthefrequencyspectraofthesuper-GaussianopticalpulsepairsinopticalFibersAbstractStartingfromthecouplednonlinearSchr?dingerequationwheretheeffectofwalk-offbetweenpulsesanddispersioneffectareneglected,thenonlinearphaseshiftsofthesecond-ordersuper-Gaussianpulsepairareanalyticallydeduced.AndutilizingtheFouriertransformation,thevariationsofpowerfrequencyspectraoftwosecond-ordersuper-Gaussianpulses(oneisstrongandanotherisweak)withthedistancefordifferentinitialtimedelayparametersarecomputersimulatedanddiscussed.AndcomparisonsarealsomadewiththecaseofsynchronousinputtingandGaussianpulsepairs.Theresultshowthat,comparingwiththecaseofsynchronouscouplingwherethepowerspectraofthetwopulsesaresymmetric,thepowerspectrabecomeunsymmetricalincaseofasynchronouscouplingandthespectralshiftingwilloccur.Dependingondifferenttimedelayparameter,thespectrawillshifttodifferentdegreeandindifferentways.Whenthefirstpulseisinputbeforethesecondone,theredspectralshiftandblueshiftwillappearforthefirstandsecondpulse,respectively.Otherwise,theoppositewilloccur.Withincreaseofthedistance,thespectrawillbecomewideandappearmorespectralpeaks.IncomparisonwiththecaseofGaussianpulsepairs,whenthetimedelayparameteriszero,super-Gaussianpulsesmainlydistributetheirenergyinthecentreinsteadofintheedgyofthespectra.Whilewhenthetimedelayparameterisnotzeroandtheotherparametersarethesame,thespectraofsuper-GaussianpulseswillbewiderthanthoseofGaussianones.Keywords:cross-phasemodulation;timedelaybetweenpulses;super-Gaussianpulsepairs,spectralshift.目錄論文總頁數(shù)：25頁1引言 12影響光脈沖在光纖中傳輸?shù)囊蛩?12.1光纖的基本特性 12.2光纖損耗 32.3光纖色散 42.4超高斯脈沖 42.5光纖的非線性特性 52.5.1非線性折射率 52.5.2非線性效應的重要性 63光脈沖在光纖中傳輸?shù)睦碚摶A 63.1麥克斯韋方程組 63.2耦合的非線性薛定諤方程 73.3非線性傳輸區(qū)域 94光纖中脈沖時延對超高斯雙脈沖頻譜的影響 94.1理論分析 94.2計算模擬 11結論 21參考文獻 22致謝 24聲明 25第28頁共25頁1引言本研究不僅僅推動了高碼率光纖通信技術[1]的發(fā)展,而且對超短光脈沖在其它技術，例如：壓縮技術[2]，光開關技術[3]，超連續(xù)譜技術[4]等領域的研究具有促進作用。本文所研究的課題，也越來越受到關注。按非線性傳輸理論可知，當兩束同偏振，不同波長的光在光纖中傳輸?shù)倪^程中，其中一束光不僅僅只是自相位調制[5]而已。還同時受到另外一束共同在光纖中傳輸?shù)墓饷}沖的調制，該現(xiàn)象稱為交叉相位調制[5]。而相位調制，既是在非線性調制中，光對傳輸介質的折射率的影響而導致的光強度隨時間變化的過程。理論與實驗都表明，交叉相位調制與自相位調制作用是類似的。都是誘導光脈沖的頻譜展寬，使得折射率N隨時間變化導致的。當兩束光強相等時，交叉相位調制是自相位調制的兩倍，因此對光脈沖傳輸特性產生較大的影響。交叉相位調制在超連續(xù)譜，光開關以及超短脈沖壓縮等方面有重要應用。另一方面，在波分復用系統(tǒng)（WDM）中，該現(xiàn)象會引起信道之間的串擾，從而降低系統(tǒng)的性能[6,7]，而信道間隔越窄，光走離作用越不明顯的，兩束光的串擾就越大，交叉相位調制的影響越嚴重[8]。這都使的交叉相位調制成為系統(tǒng)最小信道間隔的一個限制因素。本文研究了影響光脈沖在光纖中傳輸?shù)母鞣N因素，從忽略光纖色散和脈沖間走離效應的耦合非線性薛定諤方程出發(fā)，解析推導有脈沖時延的雙超高斯脈沖由于交叉相位調制效應所致的非線性相移和頻率啁啾，計算模擬和討論超高斯脈沖的非線性相移和頻率啁啾隨脈沖時延參數(shù)、傳輸距離以及兩脈沖的入纖功率的變化規(guī)律，并與同步輸入的情形相比較。2影響光脈沖在光纖中傳輸?shù)囊蛩?.1光纖的基本特性最簡單的光纖是由折射率略低于纖芯的包層包裹著纖芯組成的，纖芯、包層折射率分別記做和，這樣的光纖通常稱為折射率階躍光纖，以區(qū)別其它折射率從纖芯到芯邊緣漸漸變小的折射率梯度光纖[5]。圖2-1給出了階躍折射率光纖的橫截面和折射率分布示意。描述光纖特性的兩個參量是纖芯包層相對折射率差，定義為：(2-1)以及由下式定義的歸一化頻率(2-2)式中，k0=2/，為纖芯半徑，為光波波長。圖2-1階躍折射率光纖的橫截面和折射率分布示意圖圖2-2(a)均勻光纖的折射率圖2-2(b)非均勻光纖的折射率剖面分布剖面分布參量V決定了光纖中能容納的模式數(shù)量。在階躍光纖中，如果V<2.405，則它只能容納單模，滿足這個條件的光纖稱為單模光纖。單模光纖和多模光纖的主要區(qū)別在于芯徑，對典型的多模光纖來說，其芯徑a=25μm～30μm;而Δ的典型值約為3х10^-3的單模光纖，要求a<5μm。光纖按折射率分布來分類，一般可分為階躍型光纖和漸變型光纖[9]。=1\*GB2⑴階躍型光纖如果纖芯折射率沿半徑方向保持一定，包層折射率沿半徑方向也保持一定，而且纖芯和包層的折射率在邊界處呈階梯型變化的光纖，稱為階躍型光纖，又可稱為均勻光纖，他的結構如圖2-2(a)所示。=2\*GB2⑵漸變型光纖如果纖芯折射率隨著半徑加大而逐漸減小，而包層折射率是均勻的，這種光纖稱為漸變型光纖，又稱為非均勻光纖，他的結構如圖2-2(b)所示。參量V決定了光纖中能容納的模式數(shù)量。在階躍光纖中，如果V<2.405，則它只容納單模，滿足這個條件的光纖稱為單模光纖。單模光纖和多模光纖的主要區(qū)別在于芯徑，對典型的多模光纖來說，其芯徑25m～30m；而的典型值約為310-3的單模光纖，要求52.2光纖損耗光纖的一個重要參量是光信號在光纖內傳輸時功率的損耗。若是入射光纖的功率，則傳輸功率為(2-3)式中，的是衰減系數(shù)，通常被稱為光纖損耗，L是光纖的長度。將光纖的損耗通過用dB/km來表示=4.343(2-4)上式表明，光纖的損耗與光波長有關。圖2-3單模光纖的損耗曲線因此我們知道，光纖損耗與光波長有關。大量的研究和實驗證明，對光纖損耗有貢獻的主要因素是材料吸收和瑞利散射。瑞利散射是一種基本損耗機理，它是由于制造過程中沉積到熔石英中的隨機密度變化引起的，它將導致折射率本身的起伏，使光向各個方向散射。另外,可能對光纖損耗有貢獻的其它因子是彎曲損耗和邊界損耗（由纖芯和包層邊緣處的散射引起的）。由于存在連接和成纜損耗，用于光纖系統(tǒng)中的光纜的損耗略大一些。2.3光纖色散當一束電磁波與電介質的束縛電子相互作用時，介質的響應通常與光波頻率ｗ有關，這種特性稱為色散。光纖色散也是影響光脈沖在光纖中傳輸?shù)囊蛩亍Ｋ砻髡凵渎蕁(ｗ)對頻率的依賴關系。色散是指介質的折射率隨光波波長λ而變化的現(xiàn)象常用色散率v來度量介質色散的大小，它反映了折射率n隨波長λ變化的快慢。如果、對應的折射率是、，則、的波長區(qū)間的平均色散率為：(2-5)某一波長λ附近的色散率為：(2-6)實際上由于折射率n隨波長λ變化的關系較復雜，無法用一個簡單的函數(shù)表示出來，而且這種變化關系隨材料而異，因此一般都是通過實驗測定n隨λ變化的關系，并作成曲線，這種曲線就是色散曲線。一般來說，色散的起源與介質通過束縛電子的振蕩吸收電磁輻射的特征諧振頻率有關，遠離介質諧振頻率時，折射率與塞爾邁耶爾方程很近似為：(2-7)式中，是諧振頻率，為j階諧振強度，方程(2-7)中的求和號包含了所有對感興趣的頻率范圍有貢獻的介質諧振頻率。2.4超高斯脈沖非線性光學中最常見的光脈沖有：高斯脈沖，啁高斯脈沖，雙曲正割脈沖，超高斯脈沖。本課題要研究的就是高斯脈沖與超高斯脈沖他們的表達式：(2-8)(2-9)式中，參數(shù)m由沿的銳度決定。對m=1就是啁啾高斯脈沖情形；對較大的m值，就變成有較銳的前后沿的方形脈沖。盡管高斯脈沖傳輸時其形狀不變，但超高斯脈沖不僅展寬得快且其形狀也發(fā)生畸變。超高斯脈沖更高速的展寬，可通過其較高斯脈沖有更銳的前后沿，因而有更寬的譜寬來解釋。因為GVD引起每個頻譜分量的遲延直接關系到它同中心頻率的分離程度，所以較寬的頻譜導致較快的脈沖展寬率。通常有較陡前后沿的脈沖在傳輸過程中更易展寬，因為這樣的脈沖一開始就有較寬的譜寬。由直接調制的半導體激光器發(fā)射的脈沖就屬于這一類，通常，它不能近似為高斯脈沖。超高斯形狀可用來模擬在色散致展寬中的陡脈沖前后沿的作用。2.5光纖的非線性特性在高強度電磁場中任何電介質對光的響應都會變成非線性，光纖也是這樣?？梢赃@樣說：當一束單色光作用在介質上時，光的電場強度矢量將使介質中的原子和分子發(fā)生位移，或振動，從而出現(xiàn)了電偶極子。從其基能級看，介質非線性響應的起因與施加到它上面的場的影響下束縛電子的非諧振運動有關，結果導致電偶極子的極化強度P對于電場E的非線性的，還是滿足通式：(2-10)式中，為真空中的介電常數(shù);為線性電機化率;為二階非線性電極化率;為三階非線性電極化率。通常>>>>,而且都是張量。由上式可知道：電偶極子的極化強度P對電場E是非線性的，作一點說明：(i=1,2,3)為i階電極化率，二階電極化率對應于二次諧波的產生、和頻運轉等非線性效應。光纖中的最低階非線形效應起源與三階電極化率，它是引起諸如三次諧波產生，四波混頻以及非線形折射等現(xiàn)象的主要原因。因而光纖中的大部分非線性效應起源于非線性折射率，折射率對光強的依賴關系導致了大量有趣的非線性效應：其中研究得最廣泛的是自相位調制和交叉相位調制。自相位調制指的是光場在光纖內傳輸時光場本身引起的相移。交叉相位調制指的是由不同的波長、傳輸方向或偏振態(tài)的脈沖共同傳輸時，一種光場引起的另一種光場的非線性相移。從本質上說，一切介質都是非線性的，只是有的介質介質的非線性影響小。光纖是一種以石英為材料的介質，上述這種非線性效應由于光纖的低損耗，芯徑細，和有長的作用距離等原因，非線性作用就更加明顯了。2.5.1非線性折射率交叉相位調制是這個課題中非常重要的一點，而非線性的折射率則是產生交叉相位調制的原因所在。光纖中的大部分非線性效應起源于非線性折射率，而折射率與光強有關的現(xiàn)象是由引起的，而光纖的折射率可表示成(2-11)式中，是方程(2-7)的線性部分，為光纖內的光強，是與有關的非線性折射率系數(shù)(2-12)式中，表示實數(shù)部分，并且假設光場是線偏振的，因而四階張量只有一個分量對折射率有貢獻。張量的特性能通過非線性雙折射影響光束的偏振特性。其中研究得最廣泛的是自相位調制（SPM）和交叉相位調制（XPM）。SPM指的是光場在光纖內傳輸時光場本身引起的相移，它的大小可以通過記錄光場相位的變化得到(2-13)式中，，L是光纖長度。與光強有關的非線性相移是由SPM引起的。XPM指的是由不同波長、傳輸方向或偏振態(tài)的脈沖共同傳輸時，一種光場引起的另一種光場的非線性相移。它的起源可以通過方程(2-1)中給出的總電場來解釋。(2-14)c.c.表示復共軛，當兩個頻率分別為和，x方向偏振的光波同時在光纖內傳輸時，頻率為的光場的非線性相移為(2-15)由于相位失配的關系，這里忽略了頻率和以外產生極化的所有項。方程(2-15)右邊的兩項分別由SPM和XPM引起。XPM的一個重要特性是，對相同強度的光場，XPM對非線性相移的貢獻是SPM的兩倍。2.5.2非線性效應的重要性最近測得的石英光纖中的非線性折射率系數(shù)值在m/W范圍內，它取決于纖芯的成分及光纖中輸入的偏振態(tài)是否能保持。這個值較其它非線性介質至少小兩個數(shù)量級。類似地，在石英光纖中，拉曼和布里淵增益的測量結果表明，它們的值也比大多數(shù)其它非線性介質小兩個數(shù)量級以上。盡管石英光纖中固有的非線性系數(shù)值較小，但光纖中的非線性效應在相對較低的功率水平下就能觀察到，這是由單模光纖的兩個重要特性―在1.0m～1.6m波長范圍內具有小光斑尺寸（模場直徑小于10m）和非常低的損耗（小于1dB/km）所決定的[9]。光纖中非線性過程效率的巨大的增強因子，使得光纖成為合適的非線性介質，用于在相對較低的功率水平下觀察各種非線性效應。3光脈沖在光纖中傳輸?shù)睦碚摶A3.1麥克斯韋方程組同所有的電磁現(xiàn)象一樣，光纖中光脈沖的傳輸也服從麥克斯韋方程組[5]，在國際單位制（或SI）中，該方程可寫成(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)式中，，分別為電場強度矢量和磁場強度矢量；，分別為電位移矢量和磁感應強度矢量；電流密度矢量和電荷密度電磁場的源，在光纖這樣無自由電荷的介質中，=0，=0。介質內傳輸?shù)碾姶艌鰪姸群驮龃髸r，電位移矢量和磁感應強度也隨之增大，它們的關系通過物質方程聯(lián)系起來：(3-5)(3-6)式中，為真空中介電常數(shù)；為真空的磁導率；，分別為感應電極化強度和磁極化強度，在光纖這樣的無磁介質中=0。描述光纖中光傳輸?shù)牟ǚ匠炭梢詮柠溈怂鬼f方程組中得到。其具體步驟是對方程(3-1)兩邊取旋度，并利用(3-2),(3-3),(3-4)和(3-5)，用，消去，，可得：(3-7)式中，=，c為真空中的光速。3.2耦合的非線性薛定諤方程當同偏振、不同波長的兩光脈沖在光纖中傳輸時，由于非線性光Kerr效應，一個光脈沖強度的變化將引起另一個脈沖相位的變化，反之亦然。此現(xiàn)象稱為交叉相位調制[7]。該現(xiàn)象在光開關、超連續(xù)譜產生等領域有重要應用。另一方面，在波分復用光纖通信系統(tǒng)中，該現(xiàn)象又會導致不同信道之間產生相互串擾。通過一系列推導可以得到如下的非線性脈沖傳輸方程：(3-10)項包括了光纖的損耗及非線性效應。其中：(3-11)考慮到是雙光束傳輸則(3-10)可以寫成：(3-12)(3-13)就寫成：(3-14)(3-15)兩光脈沖的總電場可表為：(3-16)c.c表示復共軛，當兩個頻率分別為和，方向偏振的光波同時在光纖內傳輸時，頻率為的光場的非線性相移為：(3-17)由于相位失配的關系，這里忽略了頻率和以外產生極化的所有項。方程(3-17)右邊的兩項分別由自相位調制和交叉相位調制引起。交叉相位調制的一個重要特性是，對相同強度的光場，交叉相位調制對非線性相移的貢獻是自相位調制的兩倍。式(3-14)和(3-15)中的非線性折射率為：(3-18)這個方程表明，光波的折射率不僅與自身的強度有關，而且還與共同傳輸?shù)钠渌ǖ膹姸扔嘘P。當光波在光纖中傳輸時，會獲得一個強度有關的非線性相位如前面的(3-18)所示。式中，j=1或2，第一項與前面討論的自相位調制相聯(lián)系，第二項產生與共同傳輸?shù)牧硪还獠▽@束光波的相位調制，它與交叉相位調制相聯(lián)系。方程(3-18)右邊的因子2表示對相同的光強，交叉相位調制是自相位調制的兩倍，定性的講，兩光頻不同時的項目數(shù)要比頻率簡并時的項數(shù)多一倍。將方程(3-14)(3-15)和(3-18)分別代入方程(3-12)和(3-13)，即可得到耦合非線性薛定諤方程：(3-19)(3-20)式中，非線性系數(shù)定義為：（j=1,2）(3-21)式中，是有效纖芯面積(),并假設兩光波的相同。在忽略光纖損耗的條件下，將方程(3-19)和(3-20)可做進一步變換為：(3-22)(3-23)式中：(3-24)T表示的是g運動的脈沖在運動坐標系中的時間變量。3.3非線性傳輸區(qū)域對于雙光束脈沖傳輸，兩脈沖有不同的寬度，以波長為，寬度為的第一個脈沖作為參考，引入走離長度LW和色散長度LD分別表示為：(3-25)按照LW、LD以及光纖長度L相對大小不同，兩脈沖的變化有很大的差別。當光纖（非線性效應）時，可以忽略色散和群速度失配的影響，而根據(jù)課題條件可以認為。此時耦合非線性薛定諤方程(3-22)和(3-23)簡化為：(3-26)(3-27)4光纖中脈沖時延對超高斯雙脈沖頻譜的影響4.1理論分析主要只用考慮時，方程(3-22)和(3-23)中的二次微分可忽略的簡單形式。假設，方程(3-26)和(3-27)可解析求解。在L處的通解為:(4-1)(4-2)式中，與時間有關的非線性相移由下式得到(4-3)(4-4)方程(4-1)到(4-4)的物理意義很清楚，當脈沖通過光纖時，由于折射率與強度有關，脈沖相位受到調制。相位調制有兩個原因，方程(4-3)和(4-4)的第一項起因于自相位調制，第二項起因于交叉相位調制。由于不考慮群速度失配，其作用沿光纖長度方向是不變化的。脈沖頻譜的真實形狀可通過對方程進行傅立葉變換，即滿足下列頻譜公式：(4-5)以是超高斯脈沖輸入，變可以變換出超高斯脈沖的頻譜。首先對有延時的輸入進行研究，也就是異步耦合，即兩光脈沖一前一后入射進光纖。設兩束光分別是脈沖1和2，而脈沖2落后于脈沖1，且時間延遲參數(shù)為Td。先求脈沖1的相移和頻譜。兩個具有相同寬度QUOTET0的無初始啁啾的超高斯脈沖可表為：（m=2）(4-6)(m=2)(4-7)將方程(4-6),(4-7)代入方程(4-3)，可以得到脈沖1的相位移動為：(4-8)則脈沖1的功率頻譜為：(4-9)式中定義的歸一化時間變量為：再求脈沖2的相移和頻譜。此時的兩個具有相同寬度QUOTET0的無初始啁啾的高斯脈沖需表為：(m=2)(4-10)(m=2)(4-11)將方程(4-10),(4-11)代入方程(4-4)，可以得到脈沖2的相位移動為：(4-12)則脈沖2的功率頻譜為：(4-13)由(4-8)和(4-9)及(4-12)和(4-13)可模擬出不同時延參數(shù)下脈沖1和2的頻譜隨距離z的變化規(guī)律。4.2計算模擬利用MATLAB大型模擬工具采用傅立葉變換可數(shù)值模擬兩脈沖的頻譜。以下計算中公共參數(shù)設置為：P1=200w，P2=100w，γ=2W/km-1。同時以超高脈沖輸入，其階數(shù)為m=2，其中兩激光脈沖的時延參數(shù)τd以及傳輸距離z作為變化參量。以下各圖中標注中1和2分別表示脈沖1和脈沖2，脈沖1和脈沖2的入纖功率分別為和，各圖中左邊為脈沖1頻譜S1，右邊為脈沖2頻譜S2。（a）(b)(c)(d)圖4-1(a~d)τd=-2，隨著z由50增加到200時的雙脈沖頻譜圖(a)(b)(c)(d)圖4-2(a~d)τd=-1，隨著z由50增加到200時的雙脈沖頻譜圖組圖4-1和組圖4-2描述的是脈沖1落后于脈沖2時，脈沖1的頻譜出現(xiàn)藍移，脈沖2出現(xiàn)紅移，時延大小不同，譜形狀及移動程度也不同，且隨著距離的增加，譜寬和譜峰數(shù)都會變大。而當時延太大時，兩脈沖的重疊程度減小，從而交叉相位調制會減弱，故頻譜展寬會變弱。(a)(b)(c)(d)圖4-3(a~d)τd=0，隨著z由50增加到200時的雙脈沖頻譜圖組圖4-3描述的是時延τd等于0時，所有的頻譜都是關于中心對稱的，即不會出現(xiàn)頻譜移動。且脈沖的能量主要分布在頻譜的中心而不像高斯脈沖那樣是集中中頻譜的邊緣。隨著距離的增加，譜寬和譜峰數(shù)也都會變大。(a)(b)(c)(d)圖4-4(a~d)τd=1，隨著z由50增加到200時的雙脈沖頻譜圖(a)(b)(c)(d)圖4-5(a~d)τd=2，隨著z由50增加到200時的雙脈沖頻譜圖組圖4-4和組圖4-5描述的是時延τd大于0時，脈沖2落后于脈沖1時，脈沖1的頻譜出現(xiàn)紅移，脈沖2出現(xiàn)藍移，即頻譜移動情況與組圖4-1和組圖4-2時的相反。同樣地，隨著距離的增加，譜寬和譜峰數(shù)也都會變大。時延大小不同，譜形狀及移動程度同樣也不同。當時延太大時，兩脈沖的重疊程度減小，從而交叉相位調制會減弱，故頻譜展寬會變弱?？偟恼f來，由組圖4-1到4-5可知：與同步耦合時兩束二階高斯光脈沖對稱的頻譜特性相比，異步耦合時，兩脈沖的頻譜是不對稱的，要出現(xiàn)頻譜移動。時延參數(shù)不同，頻譜移動的程度及形式也不同；當脈沖1超前于脈沖2時，脈沖1的頻譜出現(xiàn)紅移，脈沖2出現(xiàn)藍移；當脈沖1落后于脈沖2時，脈沖1的頻譜出現(xiàn)藍移，脈沖2出現(xiàn)紅移。無論時延參數(shù)為零與否，隨著傳輸距離的增加，頻譜的寬度變寬，譜峰數(shù)目增多。與以前研究的高斯脈沖的情形相比，在時延參數(shù)為零時，超高斯雙脈沖能量主要集中頻譜中心而不是頻譜邊緣，在時延參數(shù)不為零且其它參數(shù)相同時，超高斯雙脈沖的頻譜比高斯的展得更寬。結論本文從光纖中忽略色散和脈沖間走離效應的耦合的非線性薛定諤方程出發(fā)。解析出了超高斯光脈沖對的非線性相移，并利用傅里葉變換方法，采用大型MATLAB仿真軟件計算模擬了一強一弱的兩二階超高斯光脈沖的功率頻譜展寬隨兩脈沖時延參數(shù)和傳輸距離的變化規(guī)律。結果表明:當兩束二階超高斯脈沖有延時異步輸入耦合時，兩超高斯脈沖的頻譜變得不對稱，都會出現(xiàn)頻譜紅移或藍移現(xiàn)象。當脈沖1落后于脈沖2時，脈沖1的頻譜出現(xiàn)藍移，脈沖2出現(xiàn)紅移，時延大小不同，譜形狀及移動程度也不同。反之，當脈沖2落后于脈沖1時，脈沖1的頻譜出現(xiàn)紅移，脈沖2出現(xiàn)藍移，時延大小不同，譜形狀及移動程度同樣也不同。當脈沖時延為零，即脈沖同步耦合時，頻譜都是對稱的。無論時延參數(shù)為零與否，隨著傳輸距離的增加，頻譜的寬度都會變寬，譜峰數(shù)目也都會增多。與以前研究的高斯脈沖[10]的情形相比，在時延參數(shù)為零時，超高斯雙脈沖能量主要集中頻譜中心而不是頻譜邊緣，在時延參數(shù)不為零且其它參數(shù)相同時，超高斯雙脈沖的頻譜比高斯的展得更寬。本文的研究對超連續(xù)譜產生有一定意義，而不對稱頻譜的出現(xiàn)對于激光的頻率轉換的研究是有價值的。如紅移頻譜的出現(xiàn)可用于頻率下轉換，而藍移頻譜則可用于頻率的上轉換?？傊?交叉相位調制在超連續(xù)譜、超短光脈沖壓縮技術、光開關等領域有重要應用。深入研究雙光脈沖中交叉相位調制現(xiàn)象具有重要的理論和實際意義。參考文獻[1]陳偉成,徐文成,羅愛平,張書敏,郭旗,劉頌豪.強光折射光纖中超短光脈沖壓縮效應研究[J].光學學報,2002,22(3):262-263.[2]蔣文波,高益慶.光纖通信技術的發(fā)展研究[J].光子技術,2006,11(1):40-41.[3]袁國良.光纖通信原理[M].清華大學出版社,2004,3(1):52-53.[4]林其銀,楊勝利.交叉相位調制對WDM系統(tǒng)性能的影響[J].光電子技術,2002,(3):79-81.[5]鐘先瓊.交叉相位調制不穩(wěn)定性的進一步分析[J].激光技術,2004.28(4):427-430.[6]婁采云,高以智,王建萍,韓明,吳越.光纖中超連續(xù)譜產生的理論與實驗研究[J].清華大學學報(自然科學版),2003,43(4):441-445.[7]葉會英,常怡萍.XPM對WDM系統(tǒng)中一階PMD補償?shù)挠绊慬J].光通信研究,2004,125(5):17-18.[8]GovindP.Agrawal.賈東方譯.非線性光纖光學原理及應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002.[9]劉愛明,吳重慶,王秀彥.光控光開關的發(fā)展和應用[J].光通信技術,2002,(1):25-26.[10]張勝輝,鐘先瓊.光纖中異步耦合的高斯光脈沖的頻譜移動研究[D].成都:成都信息工程學院[學士論文],2008.致謝聲明本論文的工作是2009年3月至2009年6月在成都信息工程學院光電技術系完成的。文中除了特別加以標注地方外，不包含他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得成都信息工程學院或其他教學機構的學位或證書而使用過的材料。關于學位論文使用權和研究成果知識產權的說明本人完全了解成都信息工程學院有關保管使用學位論文的規(guī)定，其中包括：（1）學校有權保管并向有關部門遞交學位論文的原件與復印件。（2）學?？梢圆捎糜坝?、縮印或其他復制方式保存學位論文。（3）學?？梢詫W術交流為目的復制、贈送和交換學位論文。（4）學校可允許學位論文被查閱或借閱。（5）學校可以公布學位論文的全部或部分內容（保密學位論文在解密后遵守此規(guī)定）。除非另有科研合同和其他法律文書的制約，本論文的科研成果屬于成都信息工程學院。特此聲明！作者簽名：年月日基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)HY