光纖耦合器中光孤子傳輸?shù)姆抡嫜芯?/h1>
引言
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/169516.htm光纖耦合器是一種在多根光纖之間、或在光源與光纖之間實(shí)現(xiàn)光功率定向傳輸的無(wú)源器件。該器件可廣泛應(yīng)用于光纖通信、光纖檢測(cè)及光纖傳感等領(lǐng)域。一般情況下，光纖耦合器中輸入的光能量大小可以決定耦合器的工作狀態(tài)。當(dāng)輸入光能量較低時(shí)，光纖耦合器處于線性工作狀態(tài)；當(dāng)輸入光能量高到一定程度后，光纖中將產(chǎn)生非線性效應(yīng)，全光開(kāi)關(guān)是非線性光纖耦合器的一個(gè)非常重要的應(yīng)用實(shí)例，同時(shí)也是目前的熱門(mén)研究課題。
光脈沖在定向耦合器中的傳輸可由一組耦合模方程來(lái)描述，方程的個(gè)數(shù)可以由定向耦合器中波導(dǎo)的個(gè)數(shù)來(lái)確定。方程組在一般情況下沒(méi)有解析解，但可以通過(guò)一定方法得到其數(shù)值解。雖然在1990年就有人首次使用變分法得到了方程的近似解，但是，當(dāng)波導(dǎo)數(shù)較多時(shí)，其計(jì)算十分繁瑣。事實(shí)上，耦合模方程組也可以通過(guò)傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)法將耦合模方程轉(zhuǎn)換到頻域中，然后再采用龍格庫(kù)塔法進(jìn)行求解。
另外，廣泛應(yīng)用到解非線性色散介質(zhì)脈沖傳輸問(wèn)題的另一種方法是分步傅里葉法，這種方法由于采用了快速傅里葉變換(FFT)算法而具有較快的計(jì)算速度。而采用迭代算法對(duì)該算法作進(jìn)一步改進(jìn)，則可得到更高的計(jì)算精度，改進(jìn)后的算法稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)分步傅里葉法。本文給出了用對(duì)稱(chēng)分步傅里葉法求解耦合模方程組的方法，并通過(guò)該方法采用Matlab對(duì)光脈沖在雙芯和三芯非線性耦合器中的傳輸進(jìn)行了仿真。
1傳輸分析
描述光脈沖在N芯耦合器中傳輸?shù)鸟詈夏７匠探M如下：
為二、三階色散和損耗，γn為非線性系數(shù)，knj是纖芯n和j之間的線性耦合系數(shù)，ηnj為模間色散。
一般來(lái)說(shuō)，沿光纖長(zhǎng)度方向的色散和非線性是同時(shí)作用的。分步傅里葉方法通過(guò)假定在傳輸過(guò)程中，光場(chǎng)每通過(guò)一小段距離dz，色散和非線性效應(yīng)可分別作用，來(lái)得到近似結(jié)果。當(dāng)步長(zhǎng)dz足夠小時(shí)，這種分析有足夠的精度。對(duì)稱(chēng)分步傅里葉法的原理圖如圖1所示。
根據(jù)對(duì)稱(chēng)分步傅里葉法原理，可將方程(1)分為非線性和色散部分分別進(jìn)行求解。
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引言
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/169516.htm光纖耦合器是一種在多根光纖之間、或在光源與光纖之間實(shí)現(xiàn)光功率定向傳輸的無(wú)源器件。該器件可廣泛應(yīng)用于光纖通信、光纖檢測(cè)及光纖傳感等領(lǐng)域。一般情況下，光纖耦合器中輸入的光能量大小可以決定耦合器的工作狀態(tài)。當(dāng)輸入光能量較低時(shí)，光纖耦合器處于線性工作狀態(tài)；當(dāng)輸入光能量高到一定程度后，光纖中將產(chǎn)生非線性效應(yīng)，全光開(kāi)關(guān)是非線性光纖耦合器的一個(gè)非常重要的應(yīng)用實(shí)例，同時(shí)也是目前的熱門(mén)研究課題。
光脈沖在定向耦合器中的傳輸可由一組耦合模方程來(lái)描述，方程的個(gè)數(shù)可以由定向耦合器中波導(dǎo)的個(gè)數(shù)來(lái)確定。方程組在一般情況下沒(méi)有解析解，但可以通過(guò)一定方法得到其數(shù)值解。雖然在1990年就有人首次使用變分法得到了方程的近似解，但是，當(dāng)波導(dǎo)數(shù)較多時(shí)，其計(jì)算十分繁瑣。事實(shí)上，耦合模方程組也可以通過(guò)傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)法將耦合模方程轉(zhuǎn)換到頻域中，然后再采用龍格庫(kù)塔法進(jìn)行求解。
另外，廣泛應(yīng)用到解非線性色散介質(zhì)脈沖傳輸問(wèn)題的另一種方法是分步傅里葉法，這種方法由于采用了快速傅里葉變換(FFT)算法而具有較快的計(jì)算速度。而采用迭代算法對(duì)該算法作進(jìn)一步改進(jìn)，則可得到更高的計(jì)算精度，改進(jìn)后的算法稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)分步傅里葉法。本文給出了用對(duì)稱(chēng)分步傅里葉法求解耦合模方程組的方法，并通過(guò)該方法采用Matlab對(duì)光脈沖在雙芯和三芯非線性耦合器中的傳輸進(jìn)行了仿真。
1傳輸分析
描述光脈沖在N芯耦合器中傳輸?shù)鸟詈夏７匠探M如下：
為二、三階色散和損耗，γn為非線性系數(shù)，knj是纖芯n和j之間的線性耦合系數(shù)，ηnj為模間色散。
一般來(lái)說(shuō)，沿光纖長(zhǎng)度方向的色散和非線性是同時(shí)作用的。分步傅里葉方法通過(guò)假定在傳輸過(guò)程中，光場(chǎng)每通過(guò)一小段距離dz，色散和非線性效應(yīng)可分別作用，來(lái)得到近似結(jié)果。當(dāng)步長(zhǎng)dz足夠小時(shí)，這種分析有足夠的精度。對(duì)稱(chēng)分步傅里葉法的原理圖如圖1所示。
根據(jù)對(duì)稱(chēng)分步傅里葉法原理，可將方程(1)分為非線性和色散部分分別進(jìn)行求解。
評(píng)論