光纖通信中光孤子的穩定控制和光纖怪波的不穩定控制

《光纖通信中光孤子的穩定控制和光纖怪波的不穩定控制》是依託江蘇大學，由殷久利擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光纖通信中光孤子的穩定控制和光纖怪波的不穩定控制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：殷久利
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

以光孤子作為信號載體的通信（即光孤子通信）在高保真度、長距離傳輸等方面具有明顯的優勢，被公認為是光纖通信中最有發展前途、最具開拓性的前沿課題。光纖怪波是新近發現的一類畸形光纖傳輸信號，具有巨大的能量，對光孤子的穩定傳輸具有巨大的破壞力。.在光纖信號傳輸過程中不可避免的受到一些因素的干擾，因此光纖信號的抗干擾能力（穩定性）分析就顯得尤為重要。通過建立合適的先驗估計和能量函式，本項目研究光纖通信模型在行波約化下的常微分系統中光孤子和光纖怪波的非線性軌道穩定性和不穩定性問題。在光孤子不穩定區域內，通過選擇合適的增益項係數以及時空項個數，設計相應的無侵入型反饋控制器對光孤子實施穩定控制。對於受到干擾的光纖怪波，本項目設計相應的反饋控制器，在其作用下使得穩定的抗干擾能力強的光纖怪波變得不穩定直至消失。.本項目有助於實現光孤子通信真正意義上的高保真和長距離穩定傳輸。

結題摘要

本課題在國內外核心期刊以上發表論文15篇，其中申請者作為第一作者發表SCI論文9篇。光纖通信中光孤子的穩定傳播能有助於實現真正意義上的現代信息通訊。本課題在一些光纖通信模型中找到了豐富的光孤子以及對應的存在條件，特別是獲得了兩類新型光孤子解，即蝴蝶波解和雙光孤子解。利用零點理論，研究了不同孤子間的極限行為。研究結果發現，在某些參數條件下不同孤子間可以互相轉換，這類研究有助於深入了解孤子的生成機理。在孤子的存在範圍內，利用穩定性理論研究了不同孤子的穩定性問題。通過建立合適的Hamilton結構和能量函式，研究了光滑孤子的軌道穩定性問題。分析結果顯示當速度在初始的某個狹小範圍內時，光滑孤子不能長時間穩定傳播；而當速度超過這個小範圍時，光滑孤子能夠實現穩定傳播。利用lyapunov以及Melnikov理論分析了奇異孤子在外界小擾動下的穩定性問題，數值模擬結果顯示奇異孤子極易進入混沌等不穩定狀態。通過添加具有阻尼性質的控制項，不穩定的孤子能夠實現穩定傳播。光纖怪波具有高能量和高破壞力，因此實現光線怪波的不穩定化直至彌散具有重要意義。通過構造新型Miura變換，建立了複雜的通信傳播模型和經典的三次非線性薛丁格方程間的求解關係，藉助經典方程下的怪波解獲得了目標方程的幾類怪波解。研究結果顯示，該類怪波具有中心位置可移動及波寬可改變等特殊性質。藉助傅立葉變換，本項目數值分析了光纖怪波在外部小擾動下的傳播性質以及不穩定控制問題。在外部小擾動下，光纖怪波能較長時間保持穩定傳播。通過設定合適的參數，穩定的光纖怪波慢慢擴散，進入不穩定狀態，直至消失。本課題的研究有助於實現真正意義上的長距離高保真的信號傳播。