光纖耦合器中光孤子傳輸?shù)姆抡嫜芯?/h1>

作者： 時間：2009-04-01 來源：網(wǎng)絡(luò)

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引言

本文引用地址：http://www.czjhyjcfj.com/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現(xiàn)光功率定向傳輸的無源器件。該器件可廣泛應(yīng)用于光纖通信、光纖檢測及光纖傳感等領(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)。當輸入光能量較低時，光纖耦合器處于線性工作狀態(tài)；當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)，全光開關(guān)是非線性光纖耦合器的一個非常重要的應(yīng)用實例，同時也是目前的熱門研究課題。

光脈沖在定向耦合器中的傳輸可由一組耦合模方程來描述，方程的個數(shù)可以由定向耦合器中波導的個數(shù)來確定。方程組在一般情況下沒有解析解，但可以通過一定方法得到其數(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，當波導數(shù)較多時，其計算十分繁瑣。事實上，耦合模方程組也可以通過傅里葉級數(shù)展開法將耦合模方程轉(zhuǎn)換到頻域中，然后再采用龍格庫塔法進行求解。

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算速度。而采用迭代算法對該算法作進一步改進，則可得到更高的計算精度，改進后的算法稱為對稱分步傅里葉法。本文給出了用對稱分步傅里葉法求解耦合模方程組的方法，并通過該方法采用Matlab對光脈沖在雙芯和三芯非線性耦合器中的傳輸進行了仿真。

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。

一般來說，沿光纖長度方向的色散和非線性是同時作用的。分步傅里葉方法通過假定在傳輸過程中，光場每通過一小段距離dz，色散和非線性效應(yīng)可分別作用，來得到近似結(jié)果。當步長dz足夠小時，這種分析有足夠的精度。對稱分步傅里葉法的原理圖如圖1所示。

根據(jù)對稱分步傅里葉法原理，可將方程(1)分為非線性和色散部分分別進行求解。

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