噪声环境下的光孤子传输模型的孤子特性及相互作用的研究(精).doc

噪声环境下的光孤子传输模型的孤子特性及相互作用的研究(精) 噪声环境下的光孤子传输模型的孤子特性及相互作用的研究(精) PAGE / NUMPAGES 噪声环境下的光孤子传输模型的孤子特性及相互作用的研究(精) 噪声环境下的光孤子传输模型的孤子特性及相互作用的研究 1、项目名称：噪声环境下的光孤子传输模型的孤子特性及相互作用的研究 2、研究工作对浙江经济、社会和科技发展的意义 浙江是光学、光电子技术与产业最具有生机和活力的地区之一， 也是国际光 电子产业投资的热点地区之一。在国内各光电产业基地“十五”发展目标中，浙江 定为于全国的“光电产业发展基地”，计划投入 19 亿元建设和发展 10 个光电产业 园区，重点投资光纤与光通讯技术领域。 由于用光进行通讯能实现大容量信息传 输，它将是 21 世纪网络信息时代的主力军。 光脉冲在实际传输过程中，不可避免地存在着噪声的干扰。在噪声环境下， 如何保持超短光脉冲在光纤的传输过程中不发生或尽可能小的发生畸变， 以有效 利用光纤带宽， 实现尽可能高的传输容量、 长距离的传输， 是光通信技术研究的 一个重要课题。实验研究表明用飞秒级（ 10－15s）光孤子代替超短光脉冲在光纤 中实现长距离、 大容量、无畸变传输的解决方案是完全可行的， 许多科学家预言 它将是未来光通讯技术发展的方向。 在通信理论里， 常用白噪声来描述通讯时存 在的噪声，因此，研究光脉冲以孤波形式在白噪声环境下传输的特性及其相关的 物理问题既有重要的理论意义也有重大的应用潜力， 开展对噪声环境下有光孤子 传输模型 —— 随机的非线性薛定谔方程的研究既有重要的理论价值又有重大的 实际应用价值。 孤波或孤子同时被认为是非线性科学和物理学中的一个重要的研究领域。 2003 年诺贝尔物理学奖获得者俄罗斯的京茨堡教授曾说过孤子理论是 21 世纪重 大的物理研究问题之一。 本课题研究方向是光信息传输及通讯、非线性光学、孤子理论、计算物理等 交叉学科领域的理论。 对其基础理论的研究， 一方面能推动和促进用光孤子代替 超短光脉冲在光纤中实现长距离、 大容量、无畸变传输技术的发展提供理论根据 和解决方案； 另一方面又能促进和带动光信息传输及通讯、 非线性光学、 计算物 理等学科基础理论的发展。 信息传输基础理论的研究也是 2006 年度的省自然科 学基金重点资助的方向之一。 3、本项目研究目标及与申请者研究工作长期目标的关系； 本项目的研究工作具有双重目的。 首先从理论的角度探讨在噪声环境下光孤 子传输模型的孤波解， 并由此揭示出一些客观事实， 期待为孤子通信实验提供一 定的理论指导。这些孤波解有助于我们更好地理解光纤中超短光脉冲的传输特性 和他们之间的相互作用机制， 进而为光孤子通信技术实用化提供一些理论基础和 解决方案；同时，它们还可以作为传输模型的种子解而构造出更多的孤波解。 我 们希望这些解对孤子传输模型的微扰和数值分析也有所帮助。 其次，我们将最近 提出的一些求解非线性演化方程的新方法， 把他们推广到随机的传输模型中， 拓 展这些方法的应用范围。 同时，为将来深入研究随机模型的孤子理论打一个坚实 的基础。 本项目的研究也利于全面提高本课题组成员综合能力， 有利于我校物理系教 师理论物理专业水平的提高， 实现以科研能力的提升促进教学水平的提高， 教学 水平的提高来推动科研能力的提升，实现教师的科研能力和教学水平良性循环。 4、项目研究内容，研究方案和进度安排 项目研究内容 本项目以描述光孤子传输特性的随机非线性的 Schr?dinger模型为研究重点。重点分析和讨论飞秒孤子在噪声环境下的传输特性和各种孤波结构， 重点揭示在高阶色散和非线性条件下尚未发现的光孤子结构和类光孤子结构， 并由此揭示出一些客观事实，期待为孤子通信实验提供一定的理论基础。 把现有的一些对随机模型求精确解析解的研究方法，推广随机的光孤子传输模型中，发展和寻找求解随机模型精确解析解的新方法， 希望能进一步构造 新的光孤子结构。 将我们最近提出的一些求解随机非线性演化方程的方法， 如雅 可比椭圆函数映射法、改良的映射法、改良的变系数投影 Riccati映射法等用于研 究各种随机 Schr?dinger方程。加强对映射理论深入的研究并对映射理论进行创 新，以期得到一些新的理论结果和应用。 我们最近的研究表明， 将映射方法和对 称约化方法统一起来用于随机模型中，这方面有望取得较大的进展。 深入研究在白噪声条件下各类孤波结构的相互作用及其稳定性问题，进而讨论多值孤立波及其相关非线性动力学过程、 动态演化特性和稳态演化的条件和能力，揭示出相关的物理意义和内在本质联系。 研究方案 本课题的开展是对以往研究工作的深入和创新，在对问题总体把握的基础上，我们采取以下步骤： 收集检索国