项目名称: 基于零模间色散双芯光子晶体光纤的飞秒脉冲全光孤子开关研究

项目编号: No.61505054

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 李敏

作者单位: 华北电力大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 双芯光子晶体光纤(PCF)是当前全光通信领域的研究热点之一,它具有传统双芯光纤无法比拟的设计灵活性、无截止单模性以及可控的色散和非线性等优点,在光纤定向耦合器以及全光开关方面有着重要应用。本项目致力于在零模间色散条件下对双芯PCF中飞秒脉冲全光孤子开关理论进行研究。首先,设计可实现孤子脉冲无畸变传输的零模间色散双芯PCF结构,并考虑高阶色散、自陡峭以及受激拉曼散射等高阶效应的影响,建立模拟双芯PCF中飞秒脉冲传输的物理模型,进而利用解析方法构造所得模型的矢量孤子解。其次,根据矢量孤子能量交换碰撞的性质建立飞秒脉冲全光孤子开关的实现机制,同时给出入射脉冲与各物理量应满足的参数条件。第三,通过线性稳定性分析研究飞秒脉冲的调制不稳定性,并借助数值模拟分析入射脉冲功率、耦合强度以及初始微扰等因素对开关转换性能及稳定性的影响。本研究将有助于推动大容量、高交换速度、低损耗和高可靠性全光开关技术的发展。

中文关键词: 双芯光子晶体光纤;模间色散;全光孤子开关;飞秒脉冲;矢量孤子碰撞

英文摘要: As a current research focus in the area of all-optical communication, the dual-core photonic crystal fiber (PCF) has important applications in the fiber directional coupler and all-optical switching because of its unique characteristics such as the design flexibility, endless single mode, controllable dispersion and nonlinearity, which are not enjoyed by the conventional fibers. This project is devoted to a theoretical study on the all-optical soliton switching of femtosecond pulses in the dual-core PCF with zero intermodal dispersion. First, we design the dual-core PCF with zero intermodal dispersion to avoid the pulse distortion, and derive the physical model for the femtosecond pulse propagation in the dual-core PCF with the consideration of such effects as higher-order dispersion, self-steepening and stimulated Raman scattering. Also, the analytical vector-soliton solutions are constructed for such physical model. Second, we study the mechanism of realizing the all-optical soliton switching of femtosecond pulses based on the energy-exchanging collisions of vector solitons, and obtain the parametric conditions that the input pulses and related physical quantities should meet. Third, we perform the linear stability analysis on the modulation instability of femtosecond pulses, and further analyze the influence of the input pulse power, coupling strength and initial perturbation on the performance and stability of the all-optical soliton switching via the numerical simulation. This study will advance the development of the all-optical switching technology with large capacity, high switching speed, low loss and high reliability.

英文关键词: Dual-core photonic crystal fiber;Intermodal dispersion;All-optical soliton switching;Femtosecond pulse;Vector-soliton collisions

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