无色散光纤信道的非线性演化

贺静波; 许江湖

doi:10.3788/IRLA201645.0422004

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

无色散光纤信道的非线性演化

贺静波, 许江湖

文章导航 > 红外与激光工程 > 2016 > 45(4): 422004-0422004(5)

贺静波, 许江湖. 无色散光纤信道的非线性演化[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(4): 422004-0422004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0422004

引用本文:

贺静波, 许江湖. 无色散光纤信道的非线性演化[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(4): 422004-0422004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0422004

He Jingbo, Xu Jianghu. Nonlinear evolution of zero-dispersion optical fiber channel[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(4): 422004-0422004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0422004

Citation:

He Jingbo, Xu Jianghu. Nonlinear evolution of zero-dispersion optical fiber channel[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(4): 422004-0422004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0422004

无色散光纤信道的非线性演化

doi: 10.3788/IRLA201645.0422004

1.
海军工程大学电子工程学院,湖北武汉 430033

基金项目:

国家自然科学基金(61401493);海军工程大学自然科学基金(HGDQNSQJJ15003)

详细信息

作者简介:
贺静波(1979-),男,讲师,博士,主要从事随机微分理论及应用方面的研究。Email:hjb_1979@163.com

中图分类号: TN248.1

Nonlinear evolution of zero-dispersion optical fiber channel

1.
College of Electronics Engineering,Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China

摘要: 在单模光纤中由于非线性效应和拉曼增益效应的共同作用,导致光子在各向同性介质中传输时满足非线性薛定谔方程。利用随机微分方程研究了长距离光纤通信中噪声对光纤信道的影响,给出了光纤信道的动力学机理模型。首先在非线性薛定谔方程的基础上引入噪声项,然后利用It公式将其整理成极坐标系下标准的随机微分方程组,最后利用福克尔-普朗克(Fokker-Planck)方程得到了光脉冲在光纤信道中的概率密度函数,精细地研究了光纤信道的非线性演化规律。即在加入噪声项的情况下,分析了光纤通信的传输性能指标,得到了概率密度函数。
- 光纤 /
- 非线性薛定谔方程 /
- 福克尔-普朗克方程 /
- 随机微分
Abstract: It is considered that optical fiber channels modeled by the stochastic nonlinear Schrodinger equation and operating at zero dispersion. The statistic characteristic of optical fiber channel with noise was analyzed. In order to find the capacity of the dispersionless optical fiber channel, one first needs to statistically model the communication channel. The Schrodinger equation added noise was modeled. The stochastic differential equations(SDEs) in polar coordinates were built by using It formula. The Fokker-Planck equation of SDEs were presented and the probability density function(PDF) was given. As a result of the Kerr nonlinearity and its interaction with amplified spontaneous emission noise, the amplitude and phase channels correlate with each other and the statistics of the received signal are non-Gaussian.
- optical fiber /
- nonlinear Schrodinger equation /
- Fokker-Planck equation /
- stochastic differential

[1]	Qiao Hailong, Jia Weiguo, Liu Baolin, et al. Effect of Ramam gain on the characteristic of soliton propagation[J]. Acta Phys, 2013, 62(10):104212. (in Chinese)乔海龙, 贾维国, 刘宝林, 等. 拉曼增益对孤子传输特性的影响[J]. 物理学报, 2013, 62(10):104212.
[2]	Nga N T H, Sangirov J, Joo G C, et al. 10 Gbps/ch full-duplex optical link using a single-fiber channel for signal transimission[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2014, 26(6):609-612.
[3]	Hager C, Beygi L, Agrell E, et al. A low-complexity detector for memoryless polarization-multiplexed fiber optical channels[J]. IEEE Communications Letters, 2014, 18(2):368-371.
[4]	Beygi L, Agrell E, Johannisson P, et al. A discrete-time model for uncompensated sigle-channel fiber optical links[J]. IEEE Transactions on Communications, 2012, 60(11):3440-3450.
[5]	Silva N A, Almeida A J, Pinto A N. Interference in a quantum channel due to classical four-wave mixing in optical fibers[J]. IEEE Journal of Quantum Electronics, 2012, 48(4):472-479.
[6]	Zhao Jiasheng. Influences of finite gain bandwidth on evolution of self-Similar pulse propagation in fiber amplifiers[J]. Chinese J Lasers, 2012, 39(8):0802006. (in Chinese)赵佳生. 光纤放大器中有限增益带宽对自相似脉冲放大演化的数值研究[J]. 中国激光, 2012, 39(8):0802006.
[7]	Xiang Lian, Li Hu, Zhang Xiaoping. Modified perturbation method for multi-span nonlinear fiber[J]. Chinese J Lasers, 2010, 37(4):1033-1036. (in Chinese)向练, 李虎, 张晓萍. 多跨距非线性光纤链路中基于微扰理论的优化方法[J]. 中国激光, 2010, 37(4):1033-1036.
[8]	Li Chao, Zhao Lei, Huang Zhihua et al. Theory study on self-similar pulse in mode-locked fiber laser[J]. Chinese J Lasers, 2013, 40(6):0602017-1-0602017-6. (in Chinese)李超, 赵磊, 黄志华, 等. 自相似脉冲在锁模光纤激光器中产生的理论研究[J]. 中国激光, 2013, 40(6):0602017.
[9]	Ren Liping. Selfsimilar propagation of linearly chirped pulses in fibers with longitudinal gain profile[J]. Acta Photonica Sinica, 2012, 41(8):1004-1008. (in Chinese)任丽平. 线性光脉冲在具有纵向增益光纤中的自相似传播研究[J]. 光子学报, 2012, 41(8):1004-1008.

[1]	罗霄, 张民, 蒋啸天, 宋裕琛, 张希萌, 王丹石. 物理信息神经网络驱动的光纤非线性建模 . 红外与激光工程, 2023, 52(12): 20230188-1-20230188-11. doi: 10.3788/IRLA20230188
[2]	叶俊, 张扬, 梁峻锐, 马小雅, 许将明, 周朴. 混合增益2 kW输出随机光纤激光器 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20220453-1-20220453-2. doi: 10.3788/IRLA20220453
[3]	张逸文, 蔡宇, 苑莉薪, 胡明列. 基于循环神经网络的超短脉冲光纤放大器模型（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210857-1-20210857-7. doi: 10.3788/IRLA20210857
[4]	宋家鑫, 任帅, 刘伟, 李魏, 吴函烁, 马鹏飞, 张汉伟, 周朴. 1.5 kW级高功率随机光纤激光器 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20210347-1-20210347-2. doi: 10.3788/IRLA20210347
[5]	谭腾, 姚佰承. 新型功能化光纤微腔光频梳 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20211025-1-20211025-2. doi: 10.3788/IRLA20211025
[6]	黄磊, 熊正东, 程庭清, 江海河. 2.79 μm Cr, Er: YSGG激光光纤耦合的实验探究 . 红外与激光工程, 2021, 50(S2): 20210236-1-20210236-6. doi: 10.3788/IRLA20210236
[7]	张美玲, 邹华, 刘金升, 王淋正. 基于四象限探测器的光纤焦比退化的测量方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 617001-0617001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0617001
[8]	张倩, 张培晴, 曾江辉, 戴世勋, 王训四. 中红外Ge₂₀As₂₀Se₁₅Te₄₅硫系玻璃光纤光栅光开关 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 720002-0720002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0720002
[9]	李永倩, 李晓娟, 安琪, 张立欣. 一种利用布里渊谱宽确定光纤SBS阈值的新方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 222001-0222001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0222001
[10]	贾晓, 朱恒静, 张红旗, 毛喜平, 王征, 贾秋阳. 纯硅芯光纤的空间辐照环境适应性 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 822002-0822002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0822002
[11]	刘福华, 王平, 冯刚, 陈绍武, 武俊杰, 刘卫平, 谢红刚. γ辐射对光纤色散的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118001-0118001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0118001
[12]	许彦涛, 郭海涛, 陆敏, 韦玮, 彭波. 低损耗芯包结构Ge-Sb-Se 硫系玻璃光纤的制备与性能研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 182-187.
[13]	张宇, 金春水, 马冬梅, 王丽萍. 光纤相移点衍射干涉仪关键技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 254-259.
[14]	黄法军, 万秋华, 杨守旺, 赵长海, 于海. 莫尔条纹光电信号的非线性跟踪微分测速方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1930-1935.
[15]	段洁, 孙向阳, 安志勇. 光纤耦合技术的星图模拟技术研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3592-3596.
[16]	陶世兴, 杨丽玲, 赵新才, 胡腾, 李建中, 彭其先. 双曲正割脉冲在光纤中传输的非线性效应 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2669-2671.
[17]	左林, 杨爱英, 赖俊森, 孙雨南. 非线性偏振旋转锁模光纤激光器数值模型 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 57-62.
[18]	武东生, 白廷柱, 刘秉琦, 胡文刚, 周斌. “猫眼”目标探测距离方程 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2574-2578.
[19]	刘福华, 安毓英, 王平, 陈绍武, 谢红刚, 刘卫平, 邵碧波. 脉冲γ射线对光纤的辐射感生损耗 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1056-1062.
[20]	杨秀峰, 董凤娟, 童峥嵘, 曹晔. 利用非线性偏振旋转效应的可调谐多波长光纤激光器 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 53-57.

点击查看大图

计量

文章访问数: 389
HTML全文浏览量: 69
PDF下载量: 156
被引次数: 0

无色散光纤信道的非线性演化

doi: 10.3788/IRLA201645.0422004

1. 海军工程大学电子工程学院,湖北武汉 430033

作者简介:
贺静波(1979-),男,讲师,博士,主要从事随机微分理论及应用方面的研究。Email:hjb_1979@163.com

收稿日期: 2015-08-12
修回日期: 2015-09-15
刊出日期: 2016-04-25

基金项目:

国家自然科学基金(61401493);海军工程大学自然科学基金(HGDQNSQJJ15003)

中图分类号: TN248.1

关键词:

摘要: 在单模光纤中由于非线性效应和拉曼增益效应的共同作用,导致光子在各向同性介质中传输时满足非线性薛定谔方程。利用随机微分方程研究了长距离光纤通信中噪声对光纤信道的影响,给出了光纤信道的动力学机理模型。首先在非线性薛定谔方程的基础上引入噪声项,然后利用It公式将其整理成极坐标系下标准的随机微分方程组,最后利用福克尔-普朗克(Fokker-Planck)方程得到了光脉冲在光纤信道中的概率密度函数,精细地研究了光纤信道的非线性演化规律。即在加入噪声项的情况下,分析了光纤通信的传输性能指标,得到了概率密度函数。