艾里脉冲在硅基光波导中的传输特性和与孤子相互作用规律

论文摘要

硅基(SOI)光波导具有较强的非线性效应以及对光有强束缚性,同时硅波导加工工艺与CMOS加工工艺兼容,这些条件使其在光电集成领域应用广泛。近年来,艾里脉冲(Airy)因无衍射、横向自由加速、自愈的特性在光学应用方面潜在的价值,成为了研究的热点。孤子(Soliton)是通过实现光纤中色散效应和非线性效应的平衡而出现的。它是一种在非线性介质中能够稳定传输的波包,在通信领域中有着很重要的应用。本文通过分步傅里叶法,利用MATLAB软件数值求解非线性薛定谔方程(NLSE)来获得脉冲在SOI波导的传输特性。在与孤子相互作用的过程中,艾里脉冲主瓣一部分的能量分离,并沿孤子的传输轨迹传输。孤子在三阶色散、克尔效应、双光子吸收效应的共同作用下产生一系列后沿震荡。当孤子受到艾里脉冲影响时,传播距离变短,后沿震荡更加剧烈。同时通过模拟发现截止系数的变化会改变艾里脉冲压缩点的能量,初始功率变大使得脉冲传输中的损耗增加,初始脉宽的变化会改变艾里脉冲发生压缩的距离以及两压缩点之间的时空距离,并提高孤子的传输质量;啁啾艾里脉冲在SOI波导中传输时,啁啾系数的大小会影响脉冲的压缩程度和距离。正啁啾系数会使艾里脉冲压缩程度增加,而负啁啾系数会使艾里脉冲压缩程度减弱。截止系数和初始功率的增加都会使得啁啾艾里脉冲压缩程度减弱。三阶色散系数越大,初始艾里脉冲传输到压缩点的距离越短,压缩点之间的距离同样变短。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 一 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 硅基光波导的特性
•   1.3 硅基光波导的分类
•   1.4 硅基光波导的非线性光学效应
•     1.4.1 自相位调制效应（SPM）
•     1.4.2 交叉相位调制效应（XPM）
•     1.4.3 双光子吸收效应（TPA）
•     1.4.4 自由载流子吸收（FCA）
•     1.4.5 自由载流子色散（FCD）
•   1.5 SOI波导在非线性领域的研究进展
•   1.6 艾里脉冲研究进展
•   1.7 孤子脉冲研究进展
•   1.8 论文主要内容
• 二 理论模型
•   2.1 非线性薛定谔方程（NLSE）
•   2.2 分步傅里叶算法数值求解NLSE
• 三 数值模拟与理论分析
•   3.1 硅基光波导中艾里脉冲与孤子传输时的相互作用规律
•     3.1.1 艾里脉冲与孤子在SOI波导中传输模型的建立
•     3.1.2 艾里脉冲和孤子在SOI波导中的演化
•     3.1.3 改变模拟条件的影响与分析
•     3.1.4 改变输入参数的影响与分析
•   3.2 硅基光波导中啁啾艾里脉冲在反常色散区的传输特性
•     3.2.1 啁啾艾里脉冲在SOI波导中传输模型的建立
•     3.2.2 啁啾艾里脉冲在SOI波导中的演化
•     3.2.3 改变输入参数的影响与分析
• 四 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 卢佳琪

导师: 贾维国

关键词: 艾里脉冲,硅基光波导,孤子,非线性薛定谔方程,交叉相位调制

来源: 内蒙古大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,物理学,无线电电子学

单位: 内蒙古大学

分类号: TN252;O437

总页数: 47

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