提出了一种基于商售光纤构建的适用于精密光谱光频梳应用的100 MHz重 复频率色散管理孤子光纤激光器的设计方案。通过采用低负色散光纤调控重复频率、高正色散光 纤增大腔内脉冲呼吸比,构建了重复频率为108 MHz、中心波长为1550 nm的 基于正色散掺铒光纤的色散管理孤子光纤激光器,该激光器腔内净色散为－0.0023 ps2,直接输出脉冲宽度为70 fs,经 光纤压缩后脉冲宽度为48 fs, 且脉冲中心波长处在1550 nm。

采用变分法讨论了放大器自发辐射(ASE)噪声对色散管理光孤子脉冲参数的影响。讨论了ASE噪声对脉冲相位、 脉冲中心时间和中心频率的影响,并且对比讨论了采用密集色散管理系统和降低平均色散值后, ASE噪声对脉冲的影响, 结果表明：密集色散管理孤子系统和平均色散接近于零的色散管理系统更有利于降低放大器噪声对脉冲的扰动。

为了探究色散管理孤子系统抗微小扰动的能力，从色散管理孤子的调制不稳定性出发，利用孤子传输满足的非线性薛定谔方程，采用线性稳定性分析和数值模拟，得到色散管理系统中调制不稳定性的增益谱；得出色散管理孤子各阶调制不稳定性的增益曲线，并分析了基阶调制不稳定性起主导作用的条件，讨论了色散图中路径平均色散值。结果表明，色散深度对基阶调制不稳定性增益谱有影响，在平均色散为负值的情况下，平均色散值βav(βav＜0)越大，色散波动幅度越小，基阶调制不稳定性的增益越小，更有利于抑制调制不稳定性增益；但将平均色散值降至更小时，调制不稳定性增益谱不再连续。

为了讨论光孤子在色散管理系统中传输的特性,分别模拟了孤子在平均 色散为负(反常色散)、正(正常色散)的 不同色散深度色散管理系统中演化的情况,结果表明,随着周期色散图色散深度的增大,稳定传输的脉冲峰 值功率增大,且脉冲周期性振幅的波动幅度增大,并且发现了亮孤子可以在平均色散为正的光纤系统中传输, 但传输质量较差,传输距离有限。

针对色散管理系统中色散渐减光纤(DDF)制造工艺复杂的缺点，设计一种色散渐减光纤的替代色散管理链路。利用两种正负色散光纤，通过设计正负色散光纤的长度来调整各个色散管理周期的平均色散值，使相邻放大器中光纤链路的色散值呈阶梯曲线状递减，从而近似代替色散渐减光纤平衡减弱的非线性效应。数值模拟结果表明色散渐减光纤的阶梯曲线近似对40Gbit／s的光传输系统性能有很大的提高作用。

从描述光纤中孤子脉冲传输的非线性薛定谔(NLS)方程出发,利用对称分步傅里叶方法对方程进行数值求解,研究了常规光纤中皮秒孤子色散管理(DMS)的传输演化特性.结果表明,孤子在通过密集周期性搭配具有相反色散系数的常规光纤中传输,可以降低孤子间的相互作用,使得孤子的传输演化特性得到改善.最后指出,利用色散管理来对常规光纤中光孤子脉冲之间的相互作用加以拟制,从而提高信息传输的比特率,必须具有特殊的光纤制造工艺.

在色散管理光孤子系统中建立起一种周期扰动模型，研究了扰动对孤子传输的影响。运用快速傅里叶变换方法通过数值模拟发现，在脉冲传输距离与扰动周期长度的关系中不仅存在着多极值结构，而且存在着开关特性，利用这一特性可以有效地控制孤子的传输。

本文研究了变路径色散的孤子系统中的调制非稳性.首先采用微扰法对变路径色散的系统中的调制非稳性(MI)进行理论分析,解析出变路径色散系统中的MI特征根表达式,据此得到了色散管理孤子(DMS)系统的特征参数色散管理图强度与MI增益系数关系.研究结果表明,变路径色散系统中的色散管理强度大大影响MI增益的大小以及增益谱范围,而路径平均色散只影响MI增益谱范围.同时,本文结果还表明DMS较普通孤子系统有更强的抑制MI增益的能力.

差分相移键控(DPSK)调制方式和色散管理孤子传输方式的结合能抵制噪声和非线性损伤,在高速(40 Gbit/s以上)多信道系统中具有突出的优点。采用变分法分析了多波长信道的放大自发辐射(ASE)噪声、信号间的非线性串扰(ISI)等多种扰动因素引起差分相移键控色散管理孤子系统的均方根相位抖动,给出了扰动的作用区域以及各扰动的大小。研究发现,放大自发辐射引起的抖动与传输距离成三次方的关系,而交叉相位调制(XPM)引起的抖动与距离近似成线性关系。通过优化选择色散管理图强度范围1.5～3.5,各种扰动得到了抑制,而以放大自发辐射扰动抑制为最大,此时要远低于交叉相位调制引起的抖动,然后分别是交叉相位调制放大自发辐射扰动和交叉相位调制,从而波分复用系统主要来自于增加信道数这一客观限制。