光纤内脉冲信号传输仿真(包含matlab程序)Word文档格式.docx

1、GVD不会影响脉冲的频谱，但是能改变脉冲的形状。把5式代入3式可得方程2的通解 （6式）其中，是入射光在z=0处的傅里叶变换 （7式）方程6和方程7适用于任意形状的输入脉冲。2、 SPM定义归一化振幅U （8式）其中归一化时间量 （9式）满足方程 （10式）令=0，两边同时乘以i可得 （11式）其中用做代换，并且令方程两边实部虚部相等，则有 （12式）对相位方程进行积分，得到通解 （13式）其中，是z=0处的场振幅，且 （14式）式中有限长度 （15式）第14式表明，SPM产生随光强变化的相位，但脉冲形状保持不变。脉冲沿光纤传输时，由于SPM的作用，新的频率分量在不断产生，频谱被展宽。3、 分

2、步傅里叶方法一般来说，沿光纤的传输方向，色散和非线性效应是同时作用的。分步傅里叶方法通过假定在传输过程当中，光场每通过一小段距离h，色散和非线性效应分别作用，得到近似解。从z到z+h的传输过程中，分为3步进行。第一步，z到z+h/2，只考虑GVD。第二步，z+h/2处，考虑SPM。第三步，z+h/2到z+h，只考虑GVD。通过分步傅里叶方法，把传输距离L分成m个区间，MATLAB程序做m次循环，即可得到最终的近似解。Lh只考虑GVDSPM图 1三、 MATLAB仿真结果这里选择传输双极性非归零（NRZ）码，传输高斯脉冲，使用MATLAB仿真光纤中脉冲传输。主要参数设置如下：传输距离L=50Km

3、，损耗a=0.3dB，非线性系数r=3/km/w，色散系数b2=20ps2 /km。高斯脉冲入射光场表达式为： （16式）传输5个码源1 , -1, 1, -1, 1，对应的时域波形如下：图2传输过程中使用分步傅里叶方法，分成m=10段，每段h=5Km，分别进行GVD和SPM分析。传输过程中的波形如下：图 3通过图3可以发现，由于GVD和SPM的作用，脉冲波形被展宽。随着传输距离的增加，脉冲波形与原始波形的差异越大。附：MATLAB代码clc;%清除命令窗口原有命令clear all;%清除原有变量L=5;%周期数Ts=4;%符号周期A=100;%插值倍数Rb=1/Ts;%可以更改Rb与Ts的

4、关系，但是A需要同时改变T0=Ts/A;F0=1/T0;%信源产生1 -1 1 -1 1a=zeros（1,L）;for i=1: if mod（i,2）=1 a（i）=1; else a（i）=-1; endendd=zeros（1,L*A）; d（1+（i-1）*A）=a（i）;%插值，在相邻a（i）插入A-1个0，得到插值后的发送序列；%周期高斯脉冲产生T0=30;%初始宽度ps;N=256;TL=T0*20;dt=TL/N;df=1/TL;t=（-N/2:N/2-1）*dt;f=（-N/2:N/2-1）*df;w=2*pi*f;u=exp（-（1/2）*（t/T0）.2）; %U（0,

5、t）j=1;%截取有效高斯点数256 if（u（i）10（-5） U（j）=u（i）; j=j+1; endfigure（2）U1=conv（U,d）;plot（U1）title（周期高斯脉冲）;b2=20;%ps2/km色散系数LD=T02/b2;%色散长度kmL=50;%光纤长度kma=0.3;%损耗 db/kmr=3;%非线性系数 /km/wp0=2*10（-3）; %峰值功率wLnl=1/（r*p0）;%非线性长度kmz=L; dz=z/10;Leff=（1-exp（-dz*10（-a/10）/（10（-a/10）;%有效长度fmax=Leff/Lnl;%最大相位偏移y=0*ones（

6、1,size（U1,2）;figure（3）plot3（y,（-size（U1,2）/2:size（U1,2）/2-1）*dt,U1,color,0,0,0）;xlabel（L/kmylabel（T/pszlabel（Intensitygrid on;hold on;W=2*pi*（-size（U1,2）/2:size（U1,2）/2-1）*df;10 %分布傅里叶 U=fft（U1）; w1=fftshift（W）; Uz=U.*exp（1i*b2*（w1.2）*dz/2）/2）; U1=ifft（Uz）; %先对前dz/2进行GVD fnl=abs（U1）.2*fmax; U1=U1.*exp（1i*fnl）; %SPM %对后dz/2进行GVD y=5*i*ones（1,size（U1,2）; plot3（y,（-size（U1,2）/2:,1-0.1*i,0.3,0.1*i）;end;