發(fā)布時(shí)間：2020-11-05 01:58

　　 隨著光通信技術(shù)的飛速發(fā)展,光纖激光器以其體積小、光束質(zhì)量好、耦合效率高、增益特性好、激光閾值低、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn),對(duì)科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生了很大的影響。光纖激光器不僅能產(chǎn)生連續(xù)激光,而且可以產(chǎn)生皮秒到飛秒量級(jí)的超短脈沖。超短脈沖具有峰值功率高、脈寬窄的特點(diǎn),可以應(yīng)用在激光測(cè)距、光纖傳感、激光通信、生物醫(yī)學(xué)、國(guó)防軍事等領(lǐng)域。理論上,光脈沖在光纖系統(tǒng)中的傳輸可以用非線性薛定諤方程來(lái)描述。非線性薛定諤方程包括許多精確解,如亮孤子解、暗孤子解、有限背景上的孤子解。有限背景上的孤子解又可以分為Akhmediev呼吸子解,Peregrine孤子解,KM孤子解。其中Akhmediev呼吸子一方面可以描述調(diào)制不穩(wěn)定性過(guò)程,另一方面可以用來(lái)產(chǎn)生超短脈沖序列。本文主要基于簡(jiǎn)化后的光纖激光器模型,數(shù)值研究了Akhmediev呼吸子在光纖激光器中的傳輸特性。具體內(nèi)容如下:(1)介紹孤子概念、分類及其國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展;介紹光纖激光器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及光纖激光器中孤子的研究進(jìn)展。(2)理論模型的搭建。對(duì)光纖激光器進(jìn)行分段處理,從麥克斯韋方程組出發(fā),建立光脈沖分別在單模光纖,摻鉺光纖,可飽和吸收體的傳輸方程,并簡(jiǎn)要介紹分步傅立葉數(shù)值模擬方法。(3)基于光脈沖在光纖激光器中的傳輸模型,采用分步傅立葉法,研究Akhmediev呼吸子在光纖激光器中的傳輸特性。Akhmediev呼吸子在光纖激光器中傳輸時(shí)受到腔內(nèi)平均色散,小信號(hào)增益系數(shù),飽和能量等因素的影響。研究結(jié)果表明:在光纖激光器中,Akhmediev呼吸子傳輸?shù)姆�(wěn)定性與腔內(nèi)平均色散有關(guān)。當(dāng)腔內(nèi)色散和非線性效應(yīng)的共同作用達(dá)到平衡,具有時(shí)域周期性的Akhmediev呼吸子可以以呼吸狀態(tài)穩(wěn)定傳輸。同時(shí),它還受光纖激光器中小信號(hào)增益系數(shù)和飽和能量的影響,小信號(hào)增益系數(shù)越大,飽和能量越高,脈沖的峰值強(qiáng)度越高,脈寬越窄,相鄰脈沖之間的間隔越小。此外還研究了兩種不同的初始輸入即單頻擾動(dòng)和周期擾動(dòng)在光纖激光器中的傳輸,由于光纖中的調(diào)制不穩(wěn)定性,兩種擾動(dòng)都可以在傳輸過(guò)程中激發(fā)產(chǎn)生類Akhmediev呼吸子。(4)基于光脈沖在光纖激光器中的傳輸模型,數(shù)值研究了二階Akhmediev呼吸子在光纖激光器中的傳輸特性。理論上,二階Akhmediev呼吸子可以看作是兩個(gè)一階Akhmediev呼吸子相互碰撞形成。研究結(jié)果表明:二階Akhmediev呼吸子也可以激發(fā)產(chǎn)生超短脈沖序列,而脈沖的峰值功率和周期由兩個(gè)一階Akhmediev呼吸子控制。此外還分別研究了兩個(gè)疊加的周期擾動(dòng)和單頻擾動(dòng)在光纖激光器的傳輸特性,發(fā)現(xiàn)在傳輸?shù)倪^(guò)程中都會(huì)激發(fā)產(chǎn)生高峰值脈沖。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN248
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 孤立子簡(jiǎn)介
        1.1.1 孤子背景
        1.1.2 孤子解
        1.1.3 Akhmediev呼吸子
    1.2 光纖激光器中的孤子
        1.2.2 光纖激光器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 光纖激光器中孤子的研究進(jìn)展
    1.3 本文的主要內(nèi)容以及章節(jié)安排
第二章 理論模型的建立
    2.1 非線性薛定諤方程
    2.2 光纖激光器模型
    2.3 分步傅里葉變換法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 一階Akhmediev呼吸子在光纖激光器中的傳輸
    3.1 一階Akhmediev呼吸子解
    3.2 光纖激光器中一階Akhmediev呼吸子的傳輸特性
    3.3 不同初始輸入脈沖的傳輸特性
    3.4 本章小結(jié)
第四章 二階Akhmediev呼吸子在光纖激光器中的傳輸
    4.1 二階Akhmediev呼吸子解
    4.2 二階Akhmediev呼吸子解的周期
    4.3 二階Akhmediev呼吸子在光纖激光器中的傳輸
    4.4 不同初始輸入脈沖的傳輸特性
    4.5 本章小結(jié)
第五章 工作總結(jié)及展望
    5.1 本論文研究總結(jié)
    5.2 前景展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文

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