光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真

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光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真

彭拥军, 邱昆, 武保剑, 纪四潍

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彭拥军, 邱昆, 武保剑, 纪四潍. 光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真[J]. 电子科技大学学报, 2012, 41(3): 378-383. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

引用本文:

彭拥军, 邱昆, 武保剑, 纪四潍. 光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真[J]. 电子科技大学学报, 2012, 41(3): 378-383. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

PENG Yong-jun, QIU Kun, WU Bao-jian, JI Si-wei. Numerical Simulation on Nonlinear Transmissive Characteristics of Fiber Bragg Grating[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2012, 41(3): 378-383. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

Citation:

PENG Yong-jun, QIU Kun, WU Bao-jian, JI Si-wei. Numerical Simulation on Nonlinear Transmissive Characteristics of Fiber Bragg Grating[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2012, 41(3): 378-383. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

1.
电子科技大学宽带光纤传输与通信网络重点实验室成都 610054

基金项目:

国家973项目(2011CB301703);国家863项目(2009AA01Z216)

作者简介:
彭拥军(1968-),男,博士生,主要从事光纤非线性信号处理方面的研究.

中图分类号: TN253

Numerical Simulation on Nonlinear Transmissive Characteristics of Fiber Bragg Grating

1.
Key Laboratory of Broadband Optical Fiber Transmission and Communication Networks,University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 610054

摘要: 为简化数值求解光纤布拉格光栅的非线性耦合模方程组,避免冲击响应带来数值仿真结果失真,设计了基于半隐式龙格-库塔法及简单迭代的单步系统。与其他方法和实验结果进行对比,验证了该方法的可行性。在相同精度要求下,该方法能够极大地减小计算工作量,实现简单且能够避免数值计算发散。利用该方法建立了光纤布拉格光栅静态和动态情况下统一的数值仿真模型,并设计了仿真中所采用的平滑技术。数值研究了连续波和脉冲输入情况下光纤布拉格光栅的非线性传输特性,静态结果显示相移光栅的开关阈值功率比均匀光栅的低。在动态情况下,对比不同峰值功率脉冲的输出时域特征显示,通过光纤光栅可实现非线性全光调谐延迟。
- 光纤布拉格光栅 /
- 非线性耦合模方程 /
- 非线性光学 /
- 光学双稳态 /
- 预报-校正系统 /
- 半隐式龙格-库塔法
Abstract: One-step system based on the semi-implicit Runge-Kutta method and simple iteration is designed for simplifying computation and avoiding the distortion of simulation results caused by shock response in solving a set of nonlinear coupled equations of fiber Bragg grating (FBG). The feasibility of the design is verified by comparing with other calculation methods and experimental results. The computational workload is greatly reduced when the same accuracy is required in simulating. Unified numerical simulation model based on physical process of optical wave transmission in grating is established under static and dynamic circumstances. Smoothing skills in simulation are researched. Nonlinear transmission characteristics of FBGs are studied numerically when continuous wave (CW) and pulse were input. The results show that the switching threshold power of phase-shift grating is lower than of uniform grating and all-optically tuned delay can be achieved by nonlinear effect in fiber Bragg grating.
- fiber Bragg grating /
- nonlinear coupled mode equations /
- nonlinear optics /
- optical bistability /
- prediction-correction system /
- semi-implicit Runge-Kutta method

[1]	雷靖, 白雪玲. 非线性系统全状态线性化内模扰动抑制 . 电子科技大学学报, 2014, 43(1): 71-75. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.01.012
[2]	饶云江, 苌亮, 贾新鸿, 张超. 基于拉曼放大和半导体光放大的BOTDA . 电子科技大学学报, 2012, 41(4): 621-625. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.04.028
[3]	饶云江, 补冲, 冉曾令. 融入防火功能的无源接入网 . 电子科技大学学报, 2011, 40(6): 869-872. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.06.012
[4]	饶云江, 封莎, 冉曾令, 蒋祺. 超长距离光纤布拉格光栅传感系统 . 电子科技大学学报, 2011, 40(5): 703-705,736. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.05.013
[5]	王忠, 龙宇. 航位推算系统非线性过程处理新方法研究 . 电子科技大学学报, 2010, 39(3): 351-354. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.03.005
[6]	韩莉坤, 蒋亚东, 郝鹏, 李伟. 高热稳定性二阶非线性光学自组装薄膜的制备研究 . 电子科技大学学报, 2010, 39(1): 145-148. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.01.033
[7]	胡丹, 肖建, 车畅. 再生核支持向量机在非线性系统中的应用 . 电子科技大学学报, 2008, 37(1): 124-127.
[8]	李月卉, 安晓强. 一种抑制OCDMA系统色散和非线性效应的方法 . 电子科技大学学报, 2007, 36(5): 900-902,914.
[9]	周鸣争, 汪军. 基于支持向量机的传感器非线性误差校正 . 电子科技大学学报, 2006, 35(2): 242-245.
[10]	王连圭, 田太心. 非线性控制系统的全局可镇定 . 电子科技大学学报, 2006, 35(1): 58-61.
[11]	干泰彬, 黄廷祝, 王晓梅, 张利琼, 高中喜. 非线性对角占优性 . 电子科技大学学报, 2005, 34(2): 273-276.
[12]	周秀丽, 胡渝, 谭庆贵, 幺周石. W-OCDMA系统中MPC/OOC二维码的构造及实现 . 电子科技大学学报, 2005, 34(2): 148-151.
[13]	刘知贵, 蒲洁, 黄正良. 非线性大工业过程稳态模型的强一致性分析 . 电子科技大学学报, 2004, 33(3): 273-277.
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[16]	谢华. 一种电力系统非线性模型的混沌特性研究 . 电子科技大学学报, 2001, 30(3): 263-266.
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光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

1. 电子科技大学宽带光纤传输与通信网络重点实验室成都 610054

基金项目:

国家973项目(2011CB301703);国家863项目(2009AA01Z216)

作者简介:
彭拥军(1968-),男,博士生,主要从事光纤非线性信号处理方面的研究.

收稿日期: 2010-07-05
修回日期: 2012-02-21
刊出日期: 2012-06-15

中图分类号: TN253

关键词:

摘要: 为简化数值求解光纤布拉格光栅的非线性耦合模方程组,避免冲击响应带来数值仿真结果失真,设计了基于半隐式龙格-库塔法及简单迭代的单步系统。与其他方法和实验结果进行对比,验证了该方法的可行性。在相同精度要求下,该方法能够极大地减小计算工作量,实现简单且能够避免数值计算发散。利用该方法建立了光纤布拉格光栅静态和动态情况下统一的数值仿真模型,并设计了仿真中所采用的平滑技术。数值研究了连续波和脉冲输入情况下光纤布拉格光栅的非线性传输特性,静态结果显示相移光栅的开关阈值功率比均匀光栅的低。在动态情况下,对比不同峰值功率脉冲的输出时域特征显示,通过光纤光栅可实现非线性全光调谐延迟。

English Abstract

彭拥军, 邱昆, 武保剑, 纪四潍. 光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真[J]. 电子科技大学学报, 2012, 41(3): 378-383. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

引用本文:

彭拥军, 邱昆, 武保剑, 纪四潍. 光纤布拉格光栅非线性传输特性的数值仿真[J]. 电子科技大学学报, 2012, 41(3): 378-383. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

PENG Yong-jun, QIU Kun, WU Bao-jian, JI Si-wei. Numerical Simulation on Nonlinear Transmissive Characteristics of Fiber Bragg Grating[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2012, 41(3): 378-383. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

Citation:

PENG Yong-jun, QIU Kun, WU Bao-jian, JI Si-wei. Numerical Simulation on Nonlinear Transmissive Characteristics of Fiber Bragg Grating[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2012, 41(3): 378-383. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.03.010

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