方形涡旋光束在Nd:YAG介质中放大特性的数值研究

1

作者 汤燕华 马再如 《激光杂志》 北大核心 2025年第3期22-33,共12页

涡旋光束是当前研究热点之一,随着研究的深入,其在介质中的传输特性也得到了关注。基于非线性波动方程,采用分步傅里叶算法数值模拟方形涡旋光束在Nd:YAG介质中放大特性。研究了方形涡旋光束的拓扑荷数、入射峰值光强、束腰宽度和光束... 涡旋光束是当前研究热点之一,随着研究的深入,其在介质中的传输特性也得到了关注。基于非线性波动方程,采用分步傅里叶算法数值模拟方形涡旋光束在Nd:YAG介质中放大特性。研究了方形涡旋光束的拓扑荷数、入射峰值光强、束腰宽度和光束阶数等参数对其强度、频谱和B积分等方面的影响。数值研究结果表明:方形涡旋光束经过Nd:YAG介质放大后,其中心位置的强度起伏较强,而光束边缘强度起伏较弱;出射光束中心区域位置的强度呈连续振荡变化,对角方向上位置的强度要强于轴向中心方向。较小的拓扑荷数和较大的束腰宽度的方形涡旋光束可以减缓光束通过Nd:YAG介质后中心强度振荡,降低克尔效应对光束放大的影响。另外,减小Nd:YAG介质的厚度可以降低光束中心强度增强程度,并可以减小B积分的大小。 展开更多

关键词 非线性光学 波动方程 分步傅里叶算法 方形涡旋光束 B积分

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拉盖尔-高斯涡旋光束在Kerr介质中放大特性的数值研究

2

作者 汤燕华 马再如 《激光杂志》 北大核心 2025年第1期50-60,共11页

拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)涡旋光束是当前研究热点之一,随着研究的深入,其在介质中的传输特性也得到了关注。基于非线性波动方程,采用分步傅里叶算法计算LG涡旋光束在Kerr介质中的放大特性。研究了LG涡旋光束的拓扑荷数、束腰... 拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)涡旋光束是当前研究热点之一,随着研究的深入,其在介质中的传输特性也得到了关注。基于非线性波动方程,采用分步傅里叶算法计算LG涡旋光束在Kerr介质中的放大特性。研究了LG涡旋光束的拓扑荷数、束腰宽度和入射光束峰值光强等参数对其强度、频谱、轨道角动量(OAM)谱和相位分布的影响。数值研究结果表明:LG涡旋光束经Kerr介质放大后,光束由圆形分布逐渐向类椭圆形分布演化,且其中心凹陷部分半径逐渐减小;光强增强,且增强区的光强起伏;在不同的方位角上,峰值光强会向内(如θ=π/4)或向外(如θ=π/2)漂移;频谱强度增强,且宽度展宽;另外,将激化产生新的OAM成分的光束。减小拓扑荷数、入射峰值光强和增大束腰宽度可以降低克尔效应对光束放大的影响,同时可以有效减小B积分的大小。 展开更多

关键词 非线性光学 波动方程 分步傅里叶算法 拉盖尔-高斯涡旋光束 轨道角动量谱 B积分

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多刃峰环境无线电波传播预测的双向抛物方程法 被引量：14

3

作者 王昆 杨永钦 +1 位作者 龙云亮 郭建炎 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1058-1064,1228,共8页

基于迭代双向抛物方程法求解了单刃峰和多刃峰环境下的前向和后向电波传播。对单刃峰,将双向与单向抛物方程法的数值结果做了比较,并分析了刃峰的位置和高度对后向反射场的影响。对多刃峰,采用迭代步进的双向抛物方程法计算相邻刃峰间... 基于迭代双向抛物方程法求解了单刃峰和多刃峰环境下的前向和后向电波传播。对单刃峰,将双向与单向抛物方程法的数值结果做了比较,并分析了刃峰的位置和高度对后向反射场的影响。对多刃峰,采用迭代步进的双向抛物方程法计算相邻刃峰间的电波传播,并将数值结果与单向抛物方程法的结果进行对比。双向抛物方程法能计算出无线电波的前向传播场和后向传播场叠加的总场,比单向抛物方程法的预测结果更准确。 展开更多

关键词 无线电波传播 双向抛物方程 傅里叶分步步进法 刃峰

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非均匀步长分步傅里叶算法的改进 被引量：3

4

作者 韩星星 赵丽华 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期691-696,共6页

研究了大气湍流中斜程路径上激光波束的传输模拟过程中的步长取值问题。针对分步傅里叶算法中大步长情况下的边界反射问题,首先对已有的吸收边界法进行了数值实验,得到了吸收边界法的步长取值上限。提出了滤波函数法,进一步解放了对步... 研究了大气湍流中斜程路径上激光波束的传输模拟过程中的步长取值问题。针对分步傅里叶算法中大步长情况下的边界反射问题,首先对已有的吸收边界法进行了数值实验,得到了吸收边界法的步长取值上限。提出了滤波函数法,进一步解放了对步长的限制,利用真空中的波束传输模拟,证明了滤波函数法的有效性及其有效区域。结合这两种方法,给出了一种斜程路径上的相位屏设置方式,模拟了激光在此路径上的传输并统计计算了激光光斑的相干长度和闪烁指数。数值结果与理论吻合,证明了滤波函数法可以有效地增大分步算法中步长的上限,从而提升大气湍流中激光波束远距离斜程传输仿真效率。 展开更多

关键词 分步傅里叶算法 大气湍流 吸收边界 滤波函数法 斜程传输

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非均匀光滑球面地波衰减因子的抛物方程算法 被引量：14

5

作者 潘威炎 彭怀云 张红旗 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期37-42,共6页

根据地波传播特性,将不均匀球形地面上空的电磁场满足的标量波动方程近似为一个抛物方程;引入分步傅立叶变换法来得到抛物方程的解的递推公式;由地波传播平地公式计算出抛物方程算法所需初值,按照递推公式可方便的递推出传播路径上空中... 根据地波传播特性,将不均匀球形地面上空的电磁场满足的标量波动方程近似为一个抛物方程;引入分步傅立叶变换法来得到抛物方程的解的递推公式;由地波传播平地公式计算出抛物方程算法所需初值,按照递推公式可方便的递推出传播路径上空中任意点的场强值,以及分段均匀光滑球形地面上任意高度的地波衰减因子的幅度和相位。该方法的计算结果当接收点在地面上时与J.R.Wait积分法和波模转换法完全一致,但是,当传播路径超过三个分段时J.R.Wait积分法和波模转换法的计算量成指数增加,该方法的计算量则不随分段数的增加而增加,故给出的方法更适合于实际的工程计算。 展开更多

关键词 抛物方程算法 分步傅立叶交换 地波传播 地波衰减因子 分段

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基于抛物方程的蒸发波导传播研究 被引量：2

6

作者 李雪萍 张瑜 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期77-80,共4页

蒸发波导是近海面一种常见的异常大气折射结构,它能够部分陷获电磁波,从而改变电磁波传播特征,为实现电波超视距传播提供条件.使用分步傅里叶算法对电磁波传播的抛物方程模型进行求解,然后基于不稳定层、稳定层和中性层的修正折射率剖面... 蒸发波导是近海面一种常见的异常大气折射结构,它能够部分陷获电磁波,从而改变电磁波传播特征,为实现电波超视距传播提供条件.使用分步傅里叶算法对电磁波传播的抛物方程模型进行求解,然后基于不稳定层、稳定层和中性层的修正折射率剖面,通过仿真得到了蒸发波导环境中不同层结条件下的空间场分布. 展开更多

关键词 蒸发波导 抛物方程 分步傅里叶算法 空间场分布

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负五阶非线性下高阶孤子分裂的数值模拟 被引量：2

7

作者 钟先琼 向安平 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期66-67,共2页

从光纤中包含五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程组出发,采用分步傅立叶算法,以五到八阶孤子为例,数值模拟了负五阶非线性对高阶孤子波形演化的影响。研究表明,负五阶非线性下高阶孤子的演化不再有周期性,而是分裂成一对较强的主脉冲和... 从光纤中包含五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程组出发,采用分步傅立叶算法,以五到八阶孤子为例,数值模拟了负五阶非线性对高阶孤子波形演化的影响。研究表明,负五阶非线性下高阶孤子的演化不再有周期性,而是分裂成一对较强的主脉冲和一定数量的弱脉冲,且相对于中心对称的主脉冲对和弱脉冲对都可能因相互排斥而随距离的增加相互远离,分裂成的脉冲数目及相互远离的速度将随负五阶非线性参数及孤子本身的阶数而不同。对于阶数相对低的五、六阶孤子,在较弱的负五阶非线性时,靠近中心的弱脉冲对将出现周期性的排斥和吸引现象。相比较而言,阶数高的七、八阶孤子分裂出的脉冲数一般更多,脉冲对因相互排斥而互相远离的速度也更快。 展开更多

关键词 非线性光学 高阶孤子 分步傅立叶算法 五阶非线性

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五阶非线性光纤中暗孤子的演化特性 被引量：1

8

作者 钟先琼 向安平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S2期728-730,共3页

为探讨五阶非线性对暗孤子波形演化的影响,从光纤中包含五阶非线性效应的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分步傅里叶算法,计算模拟了不同五阶非线性参数下一至三阶暗孤子的波形随传输距离的演化规律。结果表明,正五阶非线性对暗孤子的演... 为探讨五阶非线性对暗孤子波形演化的影响,从光纤中包含五阶非线性效应的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分步傅里叶算法,计算模拟了不同五阶非线性参数下一至三阶暗孤子的波形随传输距离的演化规律。结果表明,正五阶非线性对暗孤子的演化影响小,几乎难以观察到,而负五阶非线性的影响则较大,其主要作用是增加暗孤子演化过程中的灰孤子对数,且随着暗孤子阶数的增大,出现的灰孤子对数也增多;越远离中心,灰孤子的黑度越小;随着距离增加,灰孤子逐渐远离中心,黑度也逐渐增大。该研究对暗孤子传输的深入研究有一定的意义。 展开更多

关键词 暗孤子 五阶非线性 分步傅里叶算法 波形演化

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典型场景下电波传播特性建模 被引量：3

9

作者 郭淑霞 单雄军 +1 位作者 张政 高颖 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期124-128,共5页

为了解决某些典型场景(如海上、山区、丘陵、城区)下无法使用已有基础模型来全面表达电波传播特性的问题,建立了一种在典型场景下,基于确定性抛物方程、适用于多个传输场景的统一电波传播模型。把典型场景等效为损耗介质层来求解边界条... 为了解决某些典型场景(如海上、山区、丘陵、城区)下无法使用已有基础模型来全面表达电波传播特性的问题,建立了一种在典型场景下,基于确定性抛物方程、适用于多个传输场景的统一电波传播模型。把典型场景等效为损耗介质层来求解边界条件,利用Fourier分步步进法得到相应解,然后得到电波在典型场景下的传播损耗,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,在不同传输场景下,将统一电波传播模型与Miller-Brown模型、射线追踪模型进行比较,结果较吻合,验证了其正确性。这一结果对建立一种求解典型场景下电波传播衰落问题的统一电波传播模型是有帮助的。 展开更多

关键词 物理光学 统一电波传播模型 fourier分步步进法 典型场景 损耗介质层

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五阶非线性光纤中三阶孤子的波形演化 被引量：1

10

作者 钟先琼 向安平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S1期299-301,共3页

为探讨五阶非线性对三阶孤子波形演化的影响,从光纤中包含五阶非线性效应的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分布傅里叶算法,计算模拟了不同五阶非线性参数下三阶孤子的波形随传输距离的演化规律。结果表明,正五阶非线性对三阶孤子主要起... 为探讨五阶非线性对三阶孤子波形演化的影响,从光纤中包含五阶非线性效应的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分布傅里叶算法,计算模拟了不同五阶非线性参数下三阶孤子的波形随传输距离的演化规律。结果表明,正五阶非线性对三阶孤子主要起压缩作用,在压缩的一个或两个脉冲主峰旁可能出现多个对称的弱背景峰,脉冲压缩程度及弱背景峰的数目随距离而不同;负五阶非线性下三阶孤子的波形演化虽与只有三阶非线性的情形差异不大,但在一个孤子周期内波形不能恢复原状,而且分裂成两个脉冲所需的距离增加。该研究对脉冲压缩及孤子传输等方面有一定的指导意义。 展开更多

关键词 三阶孤子 五阶非线性 分布傅里叶算法 波形演化

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SEG/EAEG盐丘模型的三维分步傅里叶炮集叠前深度偏移 被引量：7

11

作者 张文生 张关泉 《石油物探》 EI CSCD 2002年第4期396-399,共4页

用分步傅里叶法对SEG/EAEG盐丘模型进行了三维叠前深度偏移。在偏移中 ,采用相位编码方法 ,使得每次可以同时进行多炮偏移 ,节省了计算量。在计算中 ,采用了MPI并行算法 ,提高了计算效率。数值计算得到了三维SEG/EAEG盐丘模型的精确成... 用分步傅里叶法对SEG/EAEG盐丘模型进行了三维叠前深度偏移。在偏移中 ,采用相位编码方法 ,使得每次可以同时进行多炮偏移 ,节省了计算量。在计算中 ,采用了MPI并行算法 ,提高了计算效率。数值计算得到了三维SEG/EAEG盐丘模型的精确成像结果 ,这表明三维分步傅立叶法叠前深度偏移是一种精度良好且高效的方法 ,该方法可用于对三维复杂构造的精确高效成像 ,具有良好的实用性。 展开更多

关键词 SEG/EAEG盐丘模型 三维分步傅里叶炮集叠前深度偏移 波场合成 MPI并行算法 地震勘探

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基于Xeon Phi平台的波动方程叠前深度偏移

12

作者 杨祥森 金君 +2 位作者 王鹏 马召贵 亢永敢 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2015年第5期907-913,共7页

波动方程叠前深度偏移适用于强横向变速介质,是一种高精度成像方法,但其巨大的计算量阻碍了该技术的应用。Xeon Phi是一种全新的高性能计算设备,为波动方程叠前深度偏移方法的推广应用提供了新的技术支持。以裂步傅里叶算子为例,介绍了... 波动方程叠前深度偏移适用于强横向变速介质,是一种高精度成像方法,但其巨大的计算量阻碍了该技术的应用。Xeon Phi是一种全新的高性能计算设备,为波动方程叠前深度偏移方法的推广应用提供了新的技术支持。以裂步傅里叶算子为例,介绍了面向Xeon Phi平台的偏移算法移植和优化方法,即采用offload模式将计算核函数加载到Xeon Phi设备上,在Xeon Phi协处理器上采用多线程方式,并且调整程序结构,充分利用SIMD矢量引擎提高向量化处理效率。扩展负载动态均衡的并行框架,形成了一套适用于大规模异构系统、基于Xeon Phi平台的波动方程叠前深度偏移软件。实际数据测试表明Xeon Phi平台可以极大地提高地震偏移处理效率,具有良好的可扩展性。 展开更多

关键词 XEON Phi平台 波动方程叠前深度偏移 裂步傅里叶算子 并行框架 offload模式

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光纤非线性效应对光OFDM信号的影响研究

13

作者 张帅 梁猛 +1 位作者 巩稼民 校红信 《现代电子技术》 2013年第11期60-62,66,共4页

正交频分复用信号在光纤中传输会受光纤非线性效应影响。利用分步傅里叶方法求解OFDM信号传输的非线性薛定谔方程,分析光纤非线性效应对光纤中OFDM信号的影响,获得了非线性效应影响下子载波数、QAM调制与系统平均误码率的关系。

关键词 光正交频分复用 光纤非线性效应 分步傅里叶算法 系统平均误码率

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傅里叶分步算法在海上电波传播预报中的应用

14

作者 姚景顺 杨世兴 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2008年第10期61-64,共4页

针对不规则地形和非标准大气环境,推导了电磁波传播的抛物型方程模型。该模型基于修正平坦地面的抛物型方程,采用了分步傅里叶算法;使用AREPS3.0软件计算不同距离上的路径损耗,大气信息取自舰载气象站;并与舰载雷达实际观测数据进行比较... 针对不规则地形和非标准大气环境,推导了电磁波传播的抛物型方程模型。该模型基于修正平坦地面的抛物型方程,采用了分步傅里叶算法;使用AREPS3.0软件计算不同距离上的路径损耗,大气信息取自舰载气象站;并与舰载雷达实际观测数据进行比较,结果表明两者有较好的吻合。 展开更多

关键词 电磁波传播 抛物型方程 分步傅里叶算法

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碳酸盐岩礁滩相储层地震波场数值模拟 被引量：11

15

作者 肖盈 贺振华 黄德济 《岩性油气藏》 CSCD 2009年第1期99-101,共3页

采用分步傅里叶频率波数域法对地震波场进行延拓,实现了复杂碳酸盐岩礁滩相储层地质模型的地震波场数值模拟,得到了合理的正演地震记录和偏移图像,并总结了地震响应特征。结果表明,该方法计算效率高、精度高、稳定性好,能适应大倾角和... 采用分步傅里叶频率波数域法对地震波场进行延拓,实现了复杂碳酸盐岩礁滩相储层地质模型的地震波场数值模拟,得到了合理的正演地震记录和偏移图像,并总结了地震响应特征。结果表明,该方法计算效率高、精度高、稳定性好,能适应大倾角和速度纵横向任意变化,是一种较好的地震波场模拟算法。 展开更多

关键词 碳酸盐岩礁滩 分步傅里叶法 数值模拟 地震响应特征

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光纤中光脉冲的直线平移及幅度衰减振荡特性

16

作者 伍璐琭 钟先琼 +2 位作者 白乐 伍波 程科 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期706-709,共4页

为了探索初始1阶相位调制对高斯光脉冲光纤中长距离传输特性的影响规律,从光纤中的非线性光演化方程出发,采用分步傅里叶算法,数值研究了初始1阶相位调制的高斯光脉冲在光纤中传输时的形状、幅度、时间轨道的演化特性。结果表明,高斯脉... 为了探索初始1阶相位调制对高斯光脉冲光纤中长距离传输特性的影响规律,从光纤中的非线性光演化方程出发,采用分步傅里叶算法,数值研究了初始1阶相位调制的高斯光脉冲在光纤中传输时的形状、幅度、时间轨道的演化特性。结果表明,高斯脉冲在长距离传输中,一方面其幅度呈现出衰减的振荡行为,另一方面其时间轨道则因为1阶相位调制的存在而发生直线平移;直线平移的大小和方向分别取决于相位调制参量的绝对值和正负号。该工作可扩展非孤子脉冲的长距离传输特性研究,并可用于脉冲时间轨道的直线调控。 展开更多

关键词 非线性光学 1阶相位调制 分步傅里叶算法 时域轨道 衰减振荡

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DWDM系统四波混频噪声精确评估算法的研究

17

作者 陈秋月 杜建新 钱立华 《光通信研究》 北大核心 2014年第2期12-14,共3页

在考虑到多种影响因素的情况下,得到了FWM(四波混频)噪声标准差的较为精确、高效的评估算法,该算法对优化设计密集波分复用系统具有重要意义。在忽略信道间串扰的基础上,利用动态分步傅里叶算法先行得到单信道内的脉冲传输规律,然后在... 在考虑到多种影响因素的情况下,得到了FWM(四波混频)噪声标准差的较为精确、高效的评估算法,该算法对优化设计密集波分复用系统具有重要意义。在忽略信道间串扰的基础上,利用动态分步傅里叶算法先行得到单信道内的脉冲传输规律,然后在此基础上精确求解决定FWM效率大小的重叠函数。实例计算结果表明:FWM效率大小与脉冲在传输过程中的变化有关,在群速度色散系数绝对值相对较小、归一化的特征宽度相对较大、入射脉冲峰值功率相对较大时,这种关联度比较大。啁啾系数为正,取值较大,且传输速率相对较高时,不能忽略脉冲随传输距离的变化对FWM效率的影响。 展开更多

关键词 密集波分复用 动态分步傅里叶算法 四波混频效率 重叠函数

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抛物方程SSFT解法的快速算法及其应用研究 被引量：1

18

作者 张青洪 《微波学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期15-20,共6页

为了快速预测三维复杂环境中雷达、移动基站等的覆盖性能,提出一种三维抛物方程方法即分步傅里叶变换(SSFT)解法的快速计算方法,并给出了具体公式推导。将SSFT解法快速算法的计算结果与双射线模型以及已有的奇偶分解法进行了对比,结果表... 为了快速预测三维复杂环境中雷达、移动基站等的覆盖性能,提出一种三维抛物方程方法即分步傅里叶变换(SSFT)解法的快速计算方法,并给出了具体公式推导。将SSFT解法快速算法的计算结果与双射线模型以及已有的奇偶分解法进行了对比,结果表明,其与另外两种方法的结果吻合很好,且与奇偶分解法相比,计算速度提高了近1.61倍,由此验证了该快速算法的正确性和高效性。在此基础上,模拟了雷达在复杂海上环境中的电磁衰减特性,探讨了雷达探测的盲区,这将为复杂环境中雷达探测性能的评估提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 抛物方程 分步傅里叶解法 快速算法 电波传播 雷达

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高速光纤通信系统中DBP算法的步长选择 被引量：8

19

作者 黄丽艳 雷学义 +6 位作者 李燕 李伟华 吴珍 朱京 喻杰奎 龙函 冯其光 《光通信研究》 北大核心 2018年第3期13-16,共4页

文章提出了一种新的应用于高速光纤通信系统接收端的数字背向传输(DBP)算法的步长变换选择方法。通过采用斜线方法对光纤非线性系数的指数形式曲线进行近似,找出使斜线的斜率与原曲线各点斜率差值最小情况下的步长,再用于变步长DBP算法... 文章提出了一种新的应用于高速光纤通信系统接收端的数字背向传输(DBP)算法的步长变换选择方法。通过采用斜线方法对光纤非线性系数的指数形式曲线进行近似,找出使斜线的斜率与原曲线各点斜率差值最小情况下的步长,再用于变步长DBP算法中对光纤传输中的非线性损伤进行补偿。在3 200km单信道25Gbaud光纤传输系统中对所提步长选择方案进行了仿真。结果表明,在相同系统中,与其他步长选择方法相比,在最佳入纤功率时所提步长选择方案的Q值提升了0.5dB;当入纤功率越大、非线性效应越强时,所提方法对于光纤传输非线性损伤的补偿能力更好,而算法复杂度没有改变。 展开更多

关键词 数字背向传输算法 斜线法步长选择 分步傅里叶变换法

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