非均勻光學傳輸係統中自相似脈衝與畸形脈衝操控的研究 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《非均勻光學傳輸係統中自相似脈衝與畸形脈衝操控的研究》以非均勻光縴中的各種變係數非綫性薛定諤方程為模型，利用解析和數值模擬兩種互補方法研究瞭空間衍射、時空耦閤、高階色散和高階非綫性效應對自相似脈衝的振幅、相位、啁啾因子及光波寬度等傳輸特性的影響，分析瞭畸形波的湮滅消失、維持、重現、快速激發等操控問題，著重討論瞭多自相似脈衝和畸形脈衝的産生及其相互作用問題。對規避和利用畸形脈衝提齣瞭可行性方案，為研究實際非均勻光縴係統中光脈衝的參量調控和動力學控製提供瞭一定的理論依據，對物質波孤子和等離子體中的孤波等其他物理領域中的動力學研究具有潛在的應用價值，並為高等院校和科研機構的非綫性光學、數學物理、凝聚態物理等專業的科研工作者和研究生提供瞭重要的富有啓發性的參考。
　　《非均勻光學傳輸係統中自相似脈衝與畸形脈衝操控的研究》可作為高等院校和科研機構的光學、數學、物理等專業的研究生和高年級本科生學習非綫性科學的教材，也為從事光學、理論物理、數學物理和工程等方麵研究的科技工作者提供瞭一本實用的參考書。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1．1 光孤子的研究進展
1．2 自相似孤子的研究進展
1．3 光學畸形波的研究進展

第2章 光孤子相關的一些基本概念
2．1 光孤子的分類
2．1．1 時間光孤子
2．1．2 空間光孤子
2．1．3 時空光孤子
2．2 包絡孤子
2．3 色散效應
2．4 非綫性效應
2．4．1 剋爾非綫性效應
2．4．2 飽和非綫性效應
2．4．3 熱光非綫性效應
2．4．4 重取嚮非綫性效應
2．4．5 光摺變非綫性效應
2．5 脈衝自變陡和孤子自頻移現象
2．5．1 脈衝自變陡現象
2．5．2 孤子自頻移現象

第3章 理論研究方法
3．1 基於AKNS係統的達布變換法
3．2 相似約化方法
3．2．1 基於定態非綫性薛定諤方程的約化方法
3．2．2 基於標準方程的約化方法
3．3 分裂步長快速傅裏葉變換算法
3．4 穩定性分析
3．4．1 本徵值方法
3．4．2 直接數值模擬
3．5 小結

第4章 1+1維自相似脈衝的操控研究
4．1 1+1維時間自相似孤子
4．1．1 理論模型及時間自相似孤子解
4．1．2 光縴中自相似脈衝傳輸特性及操控
4．2 1+1維空間自相似孤子
4．2．1 理論模型及空間自相似孤子解
4．2．2 光學波導中自相似脈衝傳輸特性及操控
4．3 小結

第5章 2+l維空間自相似子的操控研究
5．1 2+1維空間自相似孤子
5．1．1 理論模型及空間自相似孤子解
5．1．2 空間自相似脈衝傳輸特性及操控
5．2 2+1維非均勻三次一五次非綫性介質中的局域孤子
5．2．1 理論模型及局域孤子解
5．2．2 局域孤子動力學及穩定性分析
5．3 小結

第6章 3+1維時空自相似脈衝的操控研究
6．1 時空自相似孤子
6．1．1 時空自相似孤子解
6．1．2 時空自相似脈衝傳輸特性及操控
6．2 三次一五次非綫性介質中的時空自相似孤子
6．2．1 時空自相似孤子解
6．2．2 時空白相似脈衝傳輸特性及操控
6．3 小結

第7章 1+l維畸形波的操控研究
7．1 1+l維皮秒畸形波
7．1．1 理論模型及畸形波解
7．1．2 皮秒畸形波傳輸特性及操控
7．2 1+1維飛秒畸形波
7．2．1 理論模型及畸形波解
7．2．2 飛秒畸形波操控及隧穿效應
7．3 小結

第8章 高維畸形波的操控研究
8．1 2+1維庫茲涅佐夫一馬孤子
8．1．1 理論模型及庫茲涅佐夫一馬孤子解
8．1．2 疊加的庫茲涅佐夫一馬孤子傳輸特性及操控
8．2 3+1維畸形波
8．2．1 理論模型及畸形波解
8．2．2 高維畸形波傳輸特性及操控
8．3 小結
參考文獻
結束語

前言/序言

光電信息處理與新型調製技術研究 本書係統性地探討瞭光電信息處理領域的前沿技術，聚焦於高帶寬、高精度信號傳輸與調製方案的設計與實現。內容涵蓋瞭從基礎光通信原理到先進調製格式的優化，以及在特定應用場景下的係統集成與性能評估。 第一章：光通信係統基礎與傳輸限製 本章首先迴顧瞭現代光通信係統的基本架構，包括光源、調製器、傳輸介質和探測器等關鍵組件的工作原理。重點分析瞭光縴通信中影響信息傳輸質量的幾個核心因素：色散（Chromatic Dispersion, CD）和偏振模色散（Polarization Mode Dispersion, PMD）。我們詳細闡述瞭這些綫性損傷機製如何導緻信號的展寬和碼間串擾（Inter-Symbol Interference, ISI）。 隨後，引入瞭非綫性效應在高速光通信中的作用。尤其關注瞭光縴中的自相位調製（Self-Phase Modulation, SPM）和交叉相位調製（Cross-Phase Modulation, XPM），以及四波混頻（Four-Wave Mixing, FWM）等效應，它們在高功率、高譜度占用率的係統中對信號的相位和幅度造成復雜的耦閤失真。 第二章：先進光調製格式與編碼理論 本章深入剖析瞭為剋服傳輸限製而發展起來的先進光調製格式。傳統的強度調製/直接檢測（IM/DD）係統因其靈敏度低和帶寬受限，已逐漸被相乾光通信技術取代。 我們詳細介紹瞭相乾檢測技術的原理，包括本振光注入、偏振復用和數字信號處理（DSP）的協同作用。重點對比瞭多種高階調製格式的性能優勢與挑戰： 1. 偏振復用（Polarization Division Multiplexing, PDM）技術：如何通過在兩個正交偏振態上傳輸獨立數據流來成倍提高頻譜效率。討論瞭PDM係統中偏振串擾的抑製方法。 2. M-ary 相移鍵控（M-PSK）與 M-ary 正交幅度調製（M-QAM）：分析瞭這些格式在相同符號率下實現更高比特率的能力，以及它們對光信噪比（OSNR）的敏感性差異。重點分析瞭高階QAM（如 16QAM, 64QAM）在麵對噪聲和非綫性效應時的魯棒性設計。 此外，本章引入瞭前嚮糾錯（Forward Error Correction, FEC）的原理及其在光通信中的應用。探討瞭軟判決譯碼（Soft-Decision Decoding）的性能提升，並討論瞭針對不同調製格式優化的定製化FEC編碼方案。 第三章：DSP在光信號恢復中的應用 數字信號處理（DSP）是現代高速光傳輸係統的“大腦”。本章集中討論DSP在補償傳輸損傷方麵的關鍵技術。 1. 色散補償：詳細闡述瞭如何在接收端利用快速傅裏葉變換（FFT）和逆傅裏葉變換（IFFT）實現基於電子域的色散補償算法，包括如何根據監測到的信號特徵自適應地確定色散參數。 2. PMD補償：介紹瞭基於算法的PMD均衡技術，如多模濾波（MMF）和基於代價函數的自適應均衡器（如最大似然序列估計 MLSE），以處理光縴中隨機變化的時延和偏振鏇轉。 3. 非綫性損傷的抑製：探討瞭利用基於代價函數的迭代算法，如非綫性均衡（NLE）技術，來預先或實時地逆轉光縴中的非綫性相位畸變。重點分析瞭基於多項式展開的近似逆模型在實際係統中的實現復雜度與性能權衡。 第四章：新型光信號處理技術與器件 本章側重於物理層和混閤處理層麵上的創新，旨在提高係統的集成度和能效。 1. 矽光子集成（Silicon Photonics）：探討瞭利用CMOS工藝製造光波導、調製器（如馬赫-曾德爾調製器 MZMs）和探測器的最新進展，及其在構建緊湊、低成本相乾收發機中的潛力。 2. 波長選擇開關與復用技術：研究瞭密集波分復用（DWDM）係統的關鍵技術，包括無源和有源的波長選擇開關（WSS）在靈活網絡重構中的應用。討論瞭頻譜效率更高的超密集波分復用（UDWDM）的物理限製。 3. 基於電吸收調製器（EAM）的高速調製：分析瞭EAM在光載波上直接調製的技術細節，以及其在數據中心內部連接（DCI）場景中的成本效益優勢。 第五章：光突發交換與動態網絡架構 本章將視野擴展到網絡層麵，討論瞭如何實現更靈活、資源利用率更高的光網絡。 1. 光突發交換（Optical Burst Switching, OBS）：介紹瞭OBS的基本概念，以及它如何通過緩存機製（電子緩存或光緩存）來解決分組網絡中的同步問題。重點分析瞭資源預留協議和調度算法的設計，以最小化丟包率和延遲。 2. 軟件定義網絡（SDN）在光網絡中的集成：探討瞭如何利用SDN的集中控製平麵來優化光層資源的分配，實現對波長路徑、功率電平的動態、全局優化管理。 3. 麵嚮邊緣計算和物聯網的光接入網（Access Networks）：分析瞭在5G和未來6G網絡中，光縴到戶（FTTH）和無源光網絡（PON）麵臨的帶寬需求激增和延遲敏感性挑戰。研究瞭如何將先進的調製和多址接入技術應用於這些接入場景。 本書旨在為從事高速光通信係統設計、光網絡規劃以及光電子器件研發的工程師和研究人員提供深入的理論指導和實用的技術參考。 --- （總字數約1500字）