2021年浅谈光纤孤立子讲义.ppt

内容概要
一、孤立子与光孤子的研究历史
二、从现象观察到理论研究
水中的孤立波
孤子的一般数学模型
三、光纤光孤子
光孤子的形成机制
光孤子的理论
光孤子研究对光通信的意义
浅谈光纤孤立子
2021/1/26
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内容概要
一、孤立子与光孤子的研究历史
二、从现象观察到理论研究
水中的孤立波
孤子的一般数学模型
三、光纤光孤子
光孤子的形成机制
光孤子的理论
光孤子研究对光通信的意义
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1834年8月，英国科学家、造船工程师约翰·罗素（ Scott）观察到一只运行的木船船头挤出一堆水来；当船突然停下时，这个水波竟保持着它的形状，以每小时大约13千米的速度往前传播，他将之命名为“孤立波”—Solitary wave。
Vries研究了浅水波的波动，。
一、孤立子与光孤子的研究历史
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1965年，，两个等离子体孤波在相互碰撞后，仍然保持各自原有的能量、动量的集中形态。
1973年，，可以传输无色散的光脉冲，首次提出“光孤子”的概念，并。
1980年，，并提出光孤子通信方案。
1987年，，1990年，又研制出掺铒光纤孤子。
美国在实验室已经实现14000公里的光孤子传输。
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内容概要
一、孤立子与光孤子的研究历史
二、从现象观察到理论研究
水中的孤立波
孤子的一般数学模型
三、光纤光孤子
光孤子的形成机制
光孤子的理论
光孤子研究对光通信的意义
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二、从现象观察到理论研究
水中的孤立波
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定性理解：两种相反的力量之间的对抗导致平衡
介质色散
波包 波包在传播中弥散
非线性作用
频率扩展
波包压缩
二者效应抵消
孤子
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孤子的一般数学模型
1895年，德国的两位科学家Diederik Korteweg 和 Gustav de Vries设计了一个数学模型，取介质中的波动方程（KvD方程）：


该方程有一个特解：
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这个解所表示的波形就是一个以恒定速度v，振幅为v/2定值的波包，它是一种孤立波的数学表示。
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KvD方程还有其他形式的特解，其中双孤子解说明了孤立波的碰撞不变性——粒子性。
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