全文总字数：2279字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

调制不稳定性（modulation instability）是一种在光纤通信系统中非常普遍而且重要的物理现象，光纤中的调制不稳定性是由于非线性效应和色散效应两者共同作用而产生。连续波通过非线性、色散介质产生幅值与频率的自调制,并具有指数增长的一种非线性过程，这种现象在我们的科学研究中将起到极为重要的作用。因此对这一非线性现象的研究,无论是对光通信器件还是对系统来说,都具有重要的意义。

本课题旨在介绍调制拉曼散射对性非线性双核光纤中对平面波传输的不稳定性影响，通过先对单模光纤和双模光纤的调制不稳定进行计算，并用maple和matlab两款软件对其计算过程及其图形化结果进行模拟，之后再加入拉曼散射的影响，从数据和图形两个方面对该现象有一个更加直观的认识和掌握。

国内外研究现状

调制不稳定性（ modullation instability后面统一使用mi代替) 是由于光纤色散和光克尔菲线性效应所引起的光场不稳定性,使稳态传输的光变得不稳定,进而会使得能量向着小区域聚集,出现自聚焦等现象。自从ostrovskii指出mi可能在非线性光传输中存在之后,mi 的理论与数值研究得到了发展, 相应的实验观察也逐展开, 在应用前景以及对光通信系统的影响等方面取得许多重要的成果。人们对光纤中调制不稳定性的早期研究可以追溯到20世纪60年代。1966年, ostrovskii指出,调制不稳定性可能在非线性光传输中存在,接着卡普曼发现,当光纤中的非线性系数和群色散系数异号时,单色波的幅度或频率的弱调制将呈指数式增长。从80年代起,人们开始从理论方法、实验观察、数值模拟、应用前景以及对光通信系统的影响等方面对光纤中的调制不稳定性进行探讨。到了90年代,人们研究光纤中的调制不稳定性更趋活跃,主要研究内容和进展包括以下几方面理论处理方法上的变化、高阶色散效应的影响、饱和非线性效应的影响、周期性色散管理光纤、掺饵光纤放大器、波分复用系统中的调制不稳定性等。

近年来，随着波分复用技术和高速高容量光孤子通信的发展,色散管理技术受到人们的重视,研究发现, 通过光纤中周期性的色散排布可以降低整个通信链路的平均色散,使光孤子的传输特性得以改善,减小孤子脉冲间的相互作用,提高信噪比,降低时间抖动。这些性能上的改进应该是与色散管理对调制不稳定的影响密切相关的。在国内层面刘秀敏等人在原先的研究基础上进一步考虑到了三阶色散、自陡、效应的影响,发现在调制频率较小时,自陡效应对增益谱起主要作用,使谱宽变窄,扰动增长速度减慢,而当调制频率较大时,效应则完全改变了调制不稳定性的产生区域。任志君等人在二至四阶色散同时存在的情况下小信号研究了五阶非线性对调制不稳定性产生区域以及增益谱大小和宽度的影响。宋开等人研究了调制不稳定性对光纤通信系统的影响。

2. 研究的基本内容

调制不稳定的计算相对复杂，尤其是在加入了拉曼散射的影响后，双模光纤的模拟计算较为复杂。相关文献中对光纤调制不稳定的研究的分类较多，故本文：

1. 拟将单模及双模光纤调制不稳定进行理论计算，并将计算过程以较为详细的方式表述出来。

2. 拟将计算结果通过maple软件进行还原，并且完成后面更加复杂的计算过程。之后用matlab将得到的结果进行图形化处理，以便直观的观察调制不稳定性在光纤的平面波传输中起到的影响以及带来的结果。

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   3. 实施方案、进度安排及预期效果

   本课题结合理论和相关数学建模软件还原非线性单模及双模光纤的调制不稳定理论结果。利用matlab对结果进行图形化，以便直观的看到结果。

   2016年12月-2017年2月：确定研究课题后阅读相关资料并翻译所需的外文文献；全面了解研究课题，对研究关键步骤进行详细规划；熟悉并学习相关软件；

   2017年2月-4月：着手尝试根据方程编写程序并调试，对论文的绪论及相关背景进行编写；

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   4. 参考文献

   [1] 贾维国, 杨性愉. 非线性双折射色散光纤中极化调制不稳定性分析[j]. 光子学报, 2002, 31(6):693-696.

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