專利名稱：光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序，屬于激光技術(shù)和光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
近年來，光纖超連續(xù)譜廣泛應(yīng)用于波分復(fù)用光通信系統(tǒng)、超短脈沖產(chǎn)生、光學(xué)相干層析和光譜分析等重要領(lǐng)域，其研究得到了廣泛關(guān)注。人們對(duì)在色散位移光纖、色散平坦光纖、色散平坦?jié)u減光纖、光子晶體光纖等多種光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜進(jìn)行了研究，其中色散平坦光纖和平坦?jié)u減光纖中產(chǎn)生的超連續(xù)譜特性較好。在凹形色散平坦光纖(DFF-CCDP)中產(chǎn)生超連續(xù)譜未見報(bào)道。光纖超連續(xù)譜研究對(duì)于激光技術(shù)和光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的深入研究非常重要，然而，面臨著難于解析研究的問題，這嚴(yán)重限制和阻礙了相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)光纖超連續(xù)譜探索難于解析研究的情況和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，在Windows操作系統(tǒng)的MATLAB環(huán)境中設(shè)計(jì)和撰寫了光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序，解決了該領(lǐng)域中光纖超連續(xù)譜難于解析研究的相關(guān)問題。本發(fā)明提出的計(jì)算程序簡(jiǎn)潔易懂，操作方便，功能強(qiáng)大，計(jì)算速度快，作圖簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)進(jìn)行各種情況下的相關(guān)研究，為在光纖中實(shí)現(xiàn)最佳超連續(xù)譜、光纖優(yōu)化設(shè)計(jì)及其該領(lǐng)域的深入研究提供了有力支持，將推動(dòng)本學(xué)科的快速發(fā)展。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 為了方便研究光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜相關(guān)問題，本發(fā)明對(duì)超連續(xù)譜產(chǎn)生所滿足的非線性方程歸一化為 式中，u為光脈沖慢變包絡(luò)振幅，ξ為歸一化傳輸距離，τ為歸一化時(shí)間參量；右邊第一項(xiàng)為色散項(xiàng)，βn為各階群速度色散系數(shù)，n表示色散階數(shù)，

第二項(xiàng)至第四項(xiàng)表示脈沖傳輸中的非線性項(xiàng)，其第二項(xiàng)為自相位調(diào)制效應(yīng)；第三項(xiàng)為脈沖自變陡效應(yīng)，對(duì)高階孤子的影響顯著，s＝1/ω0T0，ω0為脈沖中心角頻率，T0為脈沖半寬度；第四項(xiàng)為拉曼散射效應(yīng)，τR＝TR/T0，TR為脈沖內(nèi)拉曼散射系數(shù)，與拉曼增益的斜率有關(guān)，通常為3fs；最后一項(xiàng)表示光纖損耗項(xiàng)，

α為光纖損耗系數(shù)，LD是色散長(zhǎng)度。方程(1)不能解析求解。本發(fā)明采用分步傅里葉方法，根據(jù)方程(1)、光纖的色散參量D與脈沖中心波長(zhǎng)λ關(guān)系式、光纖色散參量D與群速度色散系數(shù)以及光脈沖中心波長(zhǎng)的關(guān)系式、入射光脈沖各參量設(shè)計(jì)和撰寫了光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序，可方便研究光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出的計(jì)算程序，解決了該領(lǐng)域中光纖超連續(xù)譜難于解析研究問題。程序簡(jiǎn)潔易懂，操作方便，功能強(qiáng)大，計(jì)算速度快，作圖簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)進(jìn)行各種情況下的相關(guān)研究，為在光纖中實(shí)現(xiàn)最佳超連續(xù)譜、光纖優(yōu)化設(shè)計(jì)及其該領(lǐng)域的深入研究提供了有力支持，將推動(dòng)本學(xué)科的快速發(fā)展。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提出的計(jì)算程序，可通過調(diào)整不同參數(shù)(如輸入脈沖的幅值、脈沖時(shí)域變形、時(shí)域?qū)挾取⒊跏歼盋、計(jì)算所用時(shí)域窗口大小、采樣點(diǎn)數(shù)，不同光纖參量、傳輸距離)，計(jì)算在各種情況下光纖中產(chǎn)生的超連續(xù)譜。下面以凹形色散平坦光纖為例介紹 凹形色散平坦光纖的色散參量D與脈沖中心波長(zhǎng)λ滿足 D(λ)＝D0+k1(λ-λD)2+k2(λ-λD)4，(2) (5)式中，D0為光纖的色散峰值，k1和k2為光纖色散參量D關(guān)于波長(zhǎng)的色散系數(shù)，λD為D(λ)＝D0時(shí)的波長(zhǎng)，光纖損耗為0.2dB/km. 光纖色散參量D與群速度色散系數(shù)以及光脈沖中心波長(zhǎng)的關(guān)系為 實(shí)際應(yīng)用中只能測(cè)量得到光纖色散參量D，而不能直接測(cè)得群速度色散系數(shù)βn，因此，我們由(2～3)式可以求得光纖中光脈沖中心波長(zhǎng)λ0處的各階群速度色散系數(shù)的具體表達(dá)式. 本發(fā)明中，令λD＝λ0，選擇入射光脈沖的中心波長(zhǎng)λ0＝1550nm，D0＝0.2ps/(nm·km)，k1＝-0.000115ps/(nm3·km)，k2＝8.5×10-9ps/(nm5·km)。有上述參量、(2～3)式及其關(guān)于波長(zhǎng)的多次導(dǎo)數(shù)，可以得到(1)式中各階(本文討論的最高階為6階)群速度色散系數(shù)的具體數(shù)值。然后，以時(shí)域半峰全寬TFWHM＝0.2ps和高功率脈沖幅值N＝3的線性啁啾高斯光脈沖(C是線性啁啾參量) 作為入射光脈沖，采用分步傅里葉方法，按照歸一化方程(1～4)設(shè)計(jì)和撰寫了光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序，可方便研究光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的特性。數(shù)值計(jì)算時(shí)，光脈沖時(shí)域窗口可為(-80，80)，采樣點(diǎn)數(shù)為1024，也根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
在光纖中形成超連續(xù)譜的過程中，光脈沖頻譜變化復(fù)雜，本發(fā)明通過計(jì)算光脈沖方均根譜寬

可以研究脈沖頻譜隨傳輸距離的變化規(guī)律，為獲得最佳超連續(xù)譜提供支持。
利用該計(jì)算程序，通過計(jì)算頻譜質(zhì)心

可以研究光脈沖頻譜向長(zhǎng)、短波長(zhǎng)方向移動(dòng)的變化規(guī)律。
利用該計(jì)算程序，還可以研究輸入脈沖相關(guān)參量(時(shí)域波形、啁啾、峰值)、光纖相關(guān)參量對(duì)光纖超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響，從而為光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜和優(yōu)化光纖參量的設(shè)計(jì)提供有力支持。
總之，本發(fā)明提出了光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序，可通過調(diào)整不同參數(shù)計(jì)算各種情況下的超連續(xù)譜，有效解決了相關(guān)領(lǐng)域中難于解析研究的難題。我們應(yīng)用該程序已經(jīng)部分研究了光纖超連續(xù)譜，取得了部分研究成果并發(fā)表在相關(guān)重要刊物上。可見，本發(fā)明為在光纖中實(shí)現(xiàn)最佳超連續(xù)譜、光纖優(yōu)化設(shè)計(jì)及其該領(lǐng)域的深入研究提供了有力支持，將推動(dòng)本學(xué)科的快速發(fā)展。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序，屬于激光技術(shù)和光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于
(1)本發(fā)明按照方程(1～4)，在Windows操作系統(tǒng)的MATLAB環(huán)境中采用分步傅里葉方法設(shè)計(jì)和撰寫了光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序。
(2)本發(fā)明提供的計(jì)算程序，可通過調(diào)整不同參數(shù)(如輸入脈沖的幅值、脈沖時(shí)域變形、時(shí)域?qū)挾?、初始啁啾C、計(jì)算所用時(shí)域窗口大小、采樣點(diǎn)數(shù)，不同光纖參量、傳輸距離)，計(jì)算在各種情況下光纖中產(chǎn)生的超連續(xù)譜。
(3)本發(fā)明提出的計(jì)算程序簡(jiǎn)潔易懂，操作方便，功能強(qiáng)大，計(jì)算速度快，作圖簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)，為激光技術(shù)和光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的深入研究提供了有力支持，將推動(dòng)本學(xué)科的快速發(fā)展。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖中產(chǎn)生超連續(xù)譜的計(jì)算程序，屬于激光技術(shù)和光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提出的計(jì)算程序，可通過調(diào)整不同參數(shù)(如輸入脈沖的幅值、脈沖時(shí)域變形、時(shí)域?qū)挾?、初始啁啾C、計(jì)算所用時(shí)域窗口大小、采樣點(diǎn)數(shù)，不同光纖參量、傳輸距離)，計(jì)算在各種情況下光纖中產(chǎn)生的超連續(xù)譜。本發(fā)明提出的計(jì)算程序簡(jiǎn)潔易懂，操作方便，功能強(qiáng)大，計(jì)算速度快，作圖簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)，為激光技術(shù)和光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的深入研究提供了有力支持，將推動(dòng)本學(xué)科的快速發(fā)展。
文檔編號(hào)H04B10/12GK101820319SQ20091026590
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者黎昕, 鄭宏軍 申請(qǐng)人:聊城大學(xué)