磁光非线性光纤中光脉冲传播与分步傅里叶计算

论文摘要

随着人们对各种高非线性光纤的相继开发,基于光纤非线性的光子信息处理器件备受关注。磁光非线性光纤是一类具有高磁光效应和光纤非线性效应的特种光纤,在磁场传感、光通信与光信息处理领域已具有广泛应用前景。本文主要研究内容包括:1.研究了磁光光纤中光脉冲的非线性传播,介绍了磁光非线性光纤的微扰理论和基本的研究方法。将磁光效应与非线性效应视为微扰,并用附加电极化强度表示,然后根据麦克斯韦方程推导出磁光光纤中光脉冲的非线性耦合模方程。2.根据磁光光纤中的椭圆双折射特性,推导了导波光脉冲演化的本征型和非本征型非线性耦合模方程,分析了各种坐标系下修正分步傅里叶算法(SSFM)的精度。研究表明,本征型非线性耦合模方程对分步傅里叶算法的适应性最好。3.分析了光脉冲的自相位调制(SPM)特性,给出了磁光光纤等效非线性系数与本征椭圆偏振光椭圆率的关系。自相位调制引起的最大非线性相移会随着外加磁场的增加而减小,从而揭示了非线性光纤器件的磁控机理。4.通过修正分步傅里叶算法(SSFM)计算了磁光光纤中光脉冲的传播特性。研究表明,脉冲频谱会随着外加磁场的增加而展宽,磁场有助于减弱光纤非线性的偏振依赖性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光纤非线性器件的研究现状
• 1.3 磁光非线性光纤
• 1.3.1 磁光非线性光纤概念
• 1.3.2 磁光非线性光纤特性及应用潜力
• 1.3.3 磁光光纤研究进展
• 1.4 本文的研究内容与创新点
• 第二章 磁光光纤中光脉冲的非线性传播
• 2.1 光纤磁光效应
• 2.1.1 磁光效应
• 2.1.2 磁光光纤中的费尔德常数
• 2.2 光纤非线性效应
• 2.3 磁光非线性微扰理论
• 2.3.1 基本理论方法
• 2.3.2 磁光效应对非线性效应的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 磁光光纤的非线性耦合模方程研究
• 3.1 磁光非线性耦合模方程
• 3.1.1 磁光光纤的耦合模方程推导
• 3.1.2 圆偏振光的非线性耦合模方程
• 3.2 磁光非线性耦合模方程的数值算法
• 3.3 修正分步傅里叶算法（SSFM）
• 3.3.1 磁光效应在时域处理
• 3.3.2 磁光效应在频域处理
• 3.4 算法精度分析
• 3.5 磁光光纤中光脉冲的传播特性
• 3.5.1 磁光光纤中的偏振转换
• 3.5.2 磁光光纤的非线性特性
• 3.5.3 磁光光纤的色散特性
• 3.6 本章小结
• 第四章 本征型和非本征型磁光非线性耦合模方程研究
• 4.1 椭圆偏振光的磁光非线性耦合模方程
• 4.1.1 推导过程
• 4.1.2 本征型和非本征型MO-NLCME
• 4.2 磁光非线性光纤的自相位调制特性
• 4.3 椭圆偏振光耦合模方程的数值计算
• 4.4 入射线偏振光的磁控非线性特性
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 作者攻读硕士期间参与的科研项目及取得的研究成果