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光纤传输模型的数值计算研究 被引量：20
1
作者 李均 黄德修 张新亮 《光电子技术与信息》 CAS 2003年第2期9-12,共4页
光纤传播模型可以用非线性薛定谔方程描述,本文介绍了求解此方程的数值方法(分步傅立叶法).一般情况下,脉冲沿光纤传播时受到色散和非线性效应的共同作用,而分步傅立叶法假设当传播距离很小时二者是相互独立作用的.文章还介绍了数值模... 光纤传播模型可以用非线性薛定谔方程描述,本文介绍了求解此方程的数值方法(分步傅立叶法).一般情况下,脉冲沿光纤传播时受到色散和非线性效应的共同作用,而分步傅立叶法假设当传播距离很小时二者是相互独立作用的.文章还介绍了数值模拟时脉冲形状、相位、啁啾、频谱的计算方法. 展开更多
关键词 光纤传播模型 分步傅立叶法 数值计算
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分步傅里叶法求解广义非线性薛定谔方程的改进及精度分析 被引量：12
2
作者 赵磊 隋展 +2 位作者 朱启华 张颖 左言磊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期4731-4737,共7页
利用分步傅里叶算法求解广义非线性薛定谔方程时对非线性项的处理往往采取了较多的数值近似,而且需要特别小心选择空间和时间的步长以及窗口尺寸,以保证精度要求.以描述光子晶体光纤中超连续谱产生的广义非线性薛定谔方程为例,利用分步... 利用分步傅里叶算法求解广义非线性薛定谔方程时对非线性项的处理往往采取了较多的数值近似,而且需要特别小心选择空间和时间的步长以及窗口尺寸,以保证精度要求.以描述光子晶体光纤中超连续谱产生的广义非线性薛定谔方程为例,利用分步傅里叶方法求解时对非线性项直接采用积分处理,而不采取任何数学近似,数值计算时又将积分变成卷积利用傅里叶变换求解,从而方便而又精确地完成了非线性项的计算.整个过程没有任何人为的近似,从而保证了计算模型的精确度.同时,还对因步长选择引起的计算精度进行了分析,提出了从频谱图上判断空间、时间步长选取合理性,从时域图上判断时间窗口合理性的方法,从而为广义非线性薛定谔方程求解过程中的步长选择等问题提供了直观参考标准. 展开更多
关键词 非线性光学 广义非线性薛定谔方程 分步傅里叶方法 超连续谱产生
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SEG/EAEG盐丘模型的三维分步傅里叶炮集叠前深度偏移 被引量：7
3
作者 张文生 张关泉 《石油物探》 EI CSCD 2002年第4期396-399,共4页
用分步傅里叶法对SEG/EAEG盐丘模型进行了三维叠前深度偏移。在偏移中 ,采用相位编码方法 ,使得每次可以同时进行多炮偏移 ,节省了计算量。在计算中 ,采用了MPI并行算法 ,提高了计算效率。数值计算得到了三维SEG/EAEG盐丘模型的精确成... 用分步傅里叶法对SEG/EAEG盐丘模型进行了三维叠前深度偏移。在偏移中 ,采用相位编码方法 ,使得每次可以同时进行多炮偏移 ,节省了计算量。在计算中 ,采用了MPI并行算法 ,提高了计算效率。数值计算得到了三维SEG/EAEG盐丘模型的精确成像结果 ,这表明三维分步傅立叶法叠前深度偏移是一种精度良好且高效的方法 ,该方法可用于对三维复杂构造的精确高效成像 ,具有良好的实用性。 展开更多
关键词 SEG/EAEG盐丘模型 三维分步傅里叶炮集叠前深度偏移 波场合成 MPI并行算法 地震勘探
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初始啁啾对皮秒脉冲孤子效应压缩的影响 被引量：6
4
作者 杨广强 杨性愉 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期250-252,共3页
在无损耗情况下 ,用分步傅立叶方法数值模拟皮秒脉冲在单模光纤中的传输 ,计算和分析了初始啁啾对皮秒脉冲的孤子效应压缩的影响 ,通过分析脉冲压缩比 ,最佳光纤长度 ,初始峰值功率和压缩质量的变化 ,得出了一些有意义的结论。
关键词 单模光纤 初始啁啾 孤子效应压缩 皮秒脉冲
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光子晶体光纤中飞秒激光脉冲传输的研究 被引量：7
5
作者 王润轩 窦春升 岳喜成 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期555-557,共3页
为更精细地描绘飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的传输和演化,在用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程的基础上,详细考虑光纤参数随脉冲峰值频移的变化,模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中传输和演化的过程。研究发现,光纤色散和强非线... 为更精细地描绘飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的传输和演化,在用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程的基础上,详细考虑光纤参数随脉冲峰值频移的变化,模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中传输和演化的过程。研究发现,光纤色散和强非线性对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输、演化以及超连续谱的展宽有很大影响。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤 飞秒激光脉冲 分步傅里叶方法 超连续谱
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基于色散渐减、非线性渐增原理的脉冲压缩 被引量：5
6
作者 张浩 谢康 姜海明 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1951-1954,共4页
从理论上推导了色散渐减同时非线性渐增原理可以压缩脉冲的结论,并利用对称分步傅里叶方法研究了在不同色散渐减与非线性渐增比值下所得压缩脉冲的压缩比与基座性能,数值结果表明,非线性渐增原理最有利于脉冲压缩,而已有的基于色散渐减... 从理论上推导了色散渐减同时非线性渐增原理可以压缩脉冲的结论,并利用对称分步傅里叶方法研究了在不同色散渐减与非线性渐增比值下所得压缩脉冲的压缩比与基座性能,数值结果表明,非线性渐增原理最有利于脉冲压缩,而已有的基于色散渐减原理压缩脉冲的方法是压缩比最低的情况。通过和色散减渐方法压缩脉冲相比,表明利用非线性渐增方法可以在获得几乎相同的压缩比与更小的基座能量的同时将所需光纤长度缩短为原来的一半。 展开更多
关键词 导波与光纤光学 非线性渐增光纤 分步傅里叶方法 色散渐减光纤 绝热孤子压缩
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具有高阶耦合色散系数双芯非线性光纤耦合器开关的数值分析 被引量：6
7
作者 李齐良 谢玉永 +1 位作者 朱殷芳 林理彬 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1516-1521,共6页
基于耦合非线性薛定谔方程(NLSE),利用分裂步长傅里叶方法(SSFM),研究了具有高阶耦合色散系数时,双芯非线性光纤耦合器中的传输和开关特性。模型中,一阶耦合色散系数的存在类似于群速度失配,二阶耦合色散系数类似于群速度色散,并且会对... 基于耦合非线性薛定谔方程(NLSE),利用分裂步长傅里叶方法(SSFM),研究了具有高阶耦合色散系数时,双芯非线性光纤耦合器中的传输和开关特性。模型中,一阶耦合色散系数的存在类似于群速度失配,二阶耦合色散系数类似于群速度色散,并且会对另一个纤芯中的信号产生线性互调制。研究表明当一阶耦合色散系数较小时,光脉冲仍能在二纤芯之间周期性耦合传输,并且表现出良好的开关特性,当一阶耦合色散系数增大时,脉冲耦合传输的周期性和陡峭的开关特性遭到破坏,光脉冲在传输中发生分裂;二阶耦合色散系数使耦合器的耦合长度减短,开关阈值功率增加,开关特性也变得更加陡峭。 展开更多
关键词 导波光学 非线性光纤耦合器 分裂步长傅里叶方法 高阶耦合色散系数
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光纤中的孤子自频移效应 被引量：5
8
作者 孔德飞 贾东方 +3 位作者 冯德军 王肇颖 葛春风 杨天新 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第10期281-287,共7页
对单模光纤中的孤子自频移效应进行了数值仿真和实验研究,分析和验证了光纤和孤子脉冲的各种参数对孤子自频移的影响。利用分步傅里叶方法进行数值仿真,发现孤子频移量随孤子脉冲峰值功率与光纤非线性系数的增加而增加,随孤子脉冲宽度... 对单模光纤中的孤子自频移效应进行了数值仿真和实验研究,分析和验证了光纤和孤子脉冲的各种参数对孤子自频移的影响。利用分步傅里叶方法进行数值仿真,发现孤子频移量随孤子脉冲峰值功率与光纤非线性系数的增加而增加,随孤子脉冲宽度以及光纤色散的增加而减小。对2km单模光纤中的孤子自频移效应进行实验研究,通过调节孤子峰值功率实现了5.44~26.64nm的连续可调谐移频,所得结果与数值仿真结果一致。研究表明,通过灵活调节孤子脉冲和光纤的各个参数,可以有效地调节孤子频移量,这为孤子自频移的多种实际应用提供了指导。 展开更多
关键词 非线性光学 光孤子 孤子自频移 非线性光纤光学 分步傅里叶方法
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饱和非线性介质中艾里孤子的产生与传输调控 被引量：5
9
作者 陈卫军 杨继凯 +3 位作者 刘春阳 王连锴 母一宁 宋德 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期261-268,共8页
采用分步傅里叶法,通过数值模拟研究了饱和非线性介质中艾里孤子的产生与传输调控。单艾里光束入射时,在一定的初始振幅范围内可以产生稳定传输的呼吸式孤子。初始振幅增加时,孤子的强度增加,呼吸周期变短,但宽度基本保持不变。衰减系... 采用分步傅里叶法,通过数值模拟研究了饱和非线性介质中艾里孤子的产生与传输调控。单艾里光束入射时,在一定的初始振幅范围内可以产生稳定传输的呼吸式孤子。初始振幅增加时,孤子的强度增加,呼吸周期变短,但宽度基本保持不变。衰减系数增加时,孤子的平均峰值强度先增大后减小之后再增大,存在两个极值点。光束入射角度为负值时,形成左倾艾里孤子;光束入射角度为正值时,形成右倾艾里孤子。双艾里光束入射时,入射角同为负值可以减弱光束间的相互作用,入射角同为正值可以增强光束间的相互作用。此外,不同的入射角可以控制孤子或孤子对的传输方向。 展开更多
关键词 非线性光学 饱和非线性 分步傅里叶法 艾里光束 孤子 产生 传输调控
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皮秒脉冲在光子晶体光纤中的压缩效应 被引量：5
10
作者 张兴坊 郑义 +1 位作者 李爱萍 徐云峰 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期268-270,273,共4页
为了研究初始啁啾和初始输入功率对脉冲压缩的影响,运用对称分步傅里叶方法数值模拟了皮秒高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输过程。增大初始啁啾和输入功率可以得到更大的压缩因子,同时最佳光纤长度减小,它们之间基本成线性关系。并且在... 为了研究初始啁啾和初始输入功率对脉冲压缩的影响,运用对称分步傅里叶方法数值模拟了皮秒高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输过程。增大初始啁啾和输入功率可以得到更大的压缩因子,同时最佳光纤长度减小,它们之间基本成线性关系。并且在初始啁啾值和初始功率比较小时,在最佳光纤长度处,品质因子和压缩因子不是同时达到最大值。结果表明,若选取适当的光纤长度和初始峰值功率,可以实现啁啾脉冲在光子晶体光纤中的有效压缩。 展开更多
关键词 非线性光学 啁啾 分布傅里叶方法 光子晶体光纤 压缩因子
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可提升被动锁模光纤激光器计算效率的分步傅里叶全局误差局部能量法
11
作者 严润彬 何晓颖 +2 位作者 张川 张银东 饶岚 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期733-742,共10页
本文提出了一种提高被动锁模光纤激光器计算效率的方法,该方法由对称分步傅立叶方法(SSFM)和全局误差局部能量(GELE)方法组成。该方法可将与全局误差相关的局部能量增量限制在一定范围内来控制步长。该方法具有自动步长调整机制。达到... 本文提出了一种提高被动锁模光纤激光器计算效率的方法,该方法由对称分步傅立叶方法(SSFM)和全局误差局部能量(GELE)方法组成。该方法可将与全局误差相关的局部能量增量限制在一定范围内来控制步长。该方法具有自动步长调整机制。达到同程度的计算精度,本文方法的计算时间为255 s,而小的恒定步长SSFM方法需要3 855 s。这表明本文方法可以将计算效率提高10余倍。本文方法还可以通过RK4IP、Adams、预测-校正等高阶算法进行扩展,以提高精度。 展开更多
关键词 锁模光纤激光器 耗散孤子 分步傅里叶法 自适应方法
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动态自适应分步傅里叶算法及其在光纤传输模型中的应用
12
作者 罗江 罗斌 +2 位作者 潘炜 朱少平 顾艳华 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期46-48,共3页
在分步傅里叶算法求解非线性薛定谔方程的基础上,发展了一种动态自适应算法,以达到对时间窗口和步长的动态选择。该算法解决了数值计算过程中由于无法事先估计传输后时域范围而可能引起的仿真结果失真,同时通过对步长的动态选择大大提... 在分步傅里叶算法求解非线性薛定谔方程的基础上,发展了一种动态自适应算法,以达到对时间窗口和步长的动态选择。该算法解决了数值计算过程中由于无法事先估计传输后时域范围而可能引起的仿真结果失真,同时通过对步长的动态选择大大提高了计算效率。在非线性光纤光学、光孤子传输等领域应用该算法都能取得较好的效果。 展开更多
关键词 光纤传输 分步傅里叶算法 非线性薛定谔方程 数值计算
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色散渐减光纤中自相似脉冲传输区域的研究 被引量：4
13
作者 吕华 张巧芬 吴肖 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期131-137,共7页
从非线性薛定谔(NLS)方程出发,用分步傅里叶方法结合对数值解的波形分析,确定了色散渐减光纤(DDF)中能实现自相似脉冲传输的区域,并研究了初始脉冲和光纤参数对自相似区域和演化速度的影响。结果表明,初始脉冲能量的减小有利于扩宽自相... 从非线性薛定谔(NLS)方程出发,用分步傅里叶方法结合对数值解的波形分析,确定了色散渐减光纤(DDF)中能实现自相似脉冲传输的区域,并研究了初始脉冲和光纤参数对自相似区域和演化速度的影响。结果表明,初始脉冲能量的减小有利于扩宽自相似区域,但会使自相似演化进程略为减慢;初始脉宽有一个最佳值,在最佳值上自相似区域最宽,演化较快且输出脉冲和啁啾较为稳定;高斯脉冲比双曲正割脉冲更快转化为自相似脉冲,传输区域也更广。选择具有较小非线性参量的DDF可以获得较广的自相似区域,同时非线性参量的增大可以加快自相似演化,而群速度色散参量和增益系数必须选择在最佳值附近,才能获得最大自相似区域和最快演化速度。 展开更多
关键词 非线性光学 自相似区域 分步傅里叶方法 色散渐减光纤 非线性薛定谔方程
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激光泵浦碲化物产生中红外超连续谱数值模拟 被引量：4
14
作者 杨未强 侯静 +2 位作者 张斌 王彦斌 刘泽金 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2031-2036,共6页
对2μm波段脉冲激光泵浦碲化物光子晶体光纤产生中红外超连续谱进行了数值研究。通过材料的拉曼增益谱间接求得了对应的拉曼响应函数;由光子晶体光纤的材料折射率和波导结构,通过COM-SOL软件获得了碲化物光子晶体光纤中基模等效折射率,... 对2μm波段脉冲激光泵浦碲化物光子晶体光纤产生中红外超连续谱进行了数值研究。通过材料的拉曼增益谱间接求得了对应的拉曼响应函数;由光子晶体光纤的材料折射率和波导结构,通过COM-SOL软件获得了碲化物光子晶体光纤中基模等效折射率,计算了相应的色散曲线和限制损耗;利用自适应的分步傅里叶算法,模拟了中心波长为1.96μm、峰值功率为20kW的50fs脉冲光泵浦碲化物光子晶体光纤时超连续谱的产生,当光纤长度为6cm时,产生的中红外超连续谱波长范围为1.0～4.5μm。 展开更多
关键词 光纤光学 中红外超连续谱 分步傅里叶法 碲化物 光子晶体光纤
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光纤中的色散和非线性效应对混沌同步的影响 被引量：4
15
作者 李林福 吴正茂 +3 位作者 林晓东 吴加贵 邓涛 夏光琼 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期43-45,共3页
基于描述光反馈半导体激光器的动力学以及信号在光纤信道中传输的理论,研究了光纤中色散和非线性效应对混沌信号传输以及发射和接收激光器的混沌同步特性的影响,目的是为远程光纤混沌保密通信提供理论指导。数值模拟结果表明:光纤非线... 基于描述光反馈半导体激光器的动力学以及信号在光纤信道中传输的理论,研究了光纤中色散和非线性效应对混沌信号传输以及发射和接收激光器的混沌同步特性的影响,目的是为远程光纤混沌保密通信提供理论指导。数值模拟结果表明:光纤非线性效应只影响信号的位相,不会影响混沌信号的强度;光纤色散将使混沌信号发生严重变形,影响混沌系统的同步性能:通过在接收器的前端放置放大器以补偿光纤的损耗,信号经过200km的色散位移光纤传输后,发射和接收激光器输出混沌信号的关联系数仍可达到0.99,即系统可达到很好的同步性能。 展开更多
关键词 非线性光学 混沌同步 分步傅立叶法 光纤
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孤子光束倾斜入射非局域非线性分界面的传输特性研究 被引量：3
16
作者 肖毅 陈哲 +1 位作者 余健辉 唐洁媛 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期164-171,共8页
利用数值模拟的方法研究了(1+1)维孤子光束倾斜入射非局域非线性分界面的传输规律。研究发现,光束在非局域非线性分界面处的传输规律的光强依赖特性可以用入射光束的5个束宽节点来刻画,分别标志导致反射或透射光束的传输规律发生突变时... 利用数值模拟的方法研究了(1+1)维孤子光束倾斜入射非局域非线性分界面的传输规律。研究发现,光束在非局域非线性分界面处的传输规律的光强依赖特性可以用入射光束的5个束宽节点来刻画,分别标志导致反射或透射光束的传输规律发生突变时的入射光束的5个临界光强值。计算还发现,如果保持入射光束束宽不变,而增加其功率,呼吸子光束入射分界面后的传输也能呈现相应的5个突变点,说明功率依赖实质上就是光强依赖。此外还研究了5个束宽节点的值随非局域程度的变化而变化的规律。 展开更多
关键词 非线性光学 空间光孤子 分步傅里叶方法 非局域非线性分界面 非线性情形 束宽节点
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强脉冲信号在光纤参变放大器中的放大特性研究 被引量：1
17
作者 曹辉 孙军强 +2 位作者 陈国杰 陈伟成 黄德修 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1329-1333,共5页
考虑到抽运损耗、走离、色散和非线性等效应,用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薛定谔方程组,就强脉冲信号在连续光抽运光纤参变放大器中的放大情况进行了理论研究。研究结果表明,强脉冲信号除经历振幅放大,脉冲时域展宽等过程外,还会... 考虑到抽运损耗、走离、色散和非线性等效应,用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薛定谔方程组,就强脉冲信号在连续光抽运光纤参变放大器中的放大情况进行了理论研究。研究结果表明,强脉冲信号除经历振幅放大,脉冲时域展宽等过程外,还会发生令人感兴趣的脉冲分裂现象,即一个脉冲信号分裂为两个子脉冲。而且即使在连续光抽运的情况下,走离效应对强脉冲信号的放大也产生了显著影响,即促使两个子脉冲振幅不等以及脉冲漂移。最后,强脉冲信号独特的放大特性用光纤参变放大器的饱和增益特性做了很好的解释,并指出脉冲分裂现象在信号抽样、脉冲压缩、光时分复用系统中有潜在用途。 展开更多
关键词 光通信 光纤参变放大器 分步傅里叶方法 脉冲信号 脉冲分裂
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光纤波导中光脉冲演化方程的数值解及计算机仿真研究 被引量：2
18
作者 项鹏 郑亚彬 《光子技术》 2006年第2期117-120,共4页
在光纤通信中,光脉冲信号在光纤中传输的过程中会受到色散、损耗和非线性等作用的影响而不断地发生演化和畸变。脉冲演化的规律遵循非线性薛定谔方程(NLSE)。由于NSLE在一般情况下无法求得它的解析解,因此通常需采要用数值方法来求解。... 在光纤通信中,光脉冲信号在光纤中传输的过程中会受到色散、损耗和非线性等作用的影响而不断地发生演化和畸变。脉冲演化的规律遵循非线性薛定谔方程(NLSE)。由于NSLE在一般情况下无法求得它的解析解,因此通常需采要用数值方法来求解。本文使用了分步傅里叶方法对NLSE进行了求解,并用利用这一结果对四种常见的光通信光脉冲在光纤中传输时的演化情况进行了计算机仿真研究,仿真结果分别模拟了几种常见光脉冲在光纤中传输时包络的演化情况。 展开更多
关键词 非线性薛定谔方程 分步傅里叶方法 光脉冲
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非均匀步长分步傅里叶算法的改进 被引量：3
19
作者 韩星星 赵丽华 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期691-696,共6页
研究了大气湍流中斜程路径上激光波束的传输模拟过程中的步长取值问题。针对分步傅里叶算法中大步长情况下的边界反射问题,首先对已有的吸收边界法进行了数值实验,得到了吸收边界法的步长取值上限。提出了滤波函数法,进一步解放了对步... 研究了大气湍流中斜程路径上激光波束的传输模拟过程中的步长取值问题。针对分步傅里叶算法中大步长情况下的边界反射问题,首先对已有的吸收边界法进行了数值实验,得到了吸收边界法的步长取值上限。提出了滤波函数法,进一步解放了对步长的限制,利用真空中的波束传输模拟,证明了滤波函数法的有效性及其有效区域。结合这两种方法,给出了一种斜程路径上的相位屏设置方式,模拟了激光在此路径上的传输并统计计算了激光光斑的相干长度和闪烁指数。数值结果与理论吻合,证明了滤波函数法可以有效地增大分步算法中步长的上限,从而提升大气湍流中激光波束远距离斜程传输仿真效率。 展开更多
关键词 分步傅里叶算法 大气湍流 吸收边界 滤波函数法 斜程传输
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光子晶体光纤中飞秒激光脉冲传输研究 被引量：3
20
作者 来耀兵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1576-1579,共4页
为更精细地描绘飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的传输和演化,用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程(GNSE)的基础上,研究了光纤参量随脉冲峰值频移的变化.模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中传输和演化的过程.研究发现:光纤色散和强非... 为更精细地描绘飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的传输和演化,用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程(GNSE)的基础上,研究了光纤参量随脉冲峰值频移的变化.模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中传输和演化的过程.研究发现:光纤色散和强非线性对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输、演化以及超连续谱的展宽有很大影响. 展开更多
关键词 光子晶体光纤 飞秒激光脉冲 分步傅里叶方法 超连续谱
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