光纤中二阶亮孤子波形演化特性的数值模拟.doc

分类号：O437 U D C： 密 级：公 开 编 号： 成都信息工程学院学位论文光纤中二阶亮孤子波形演化特性的数值模拟论文作者姓名：申请学位专业：申请学位类别：工学学士指导教师姓名(职称)：论文提交日期：光纤中二阶亮孤子波形演化特性的数值模拟摘 要光纤中非线性效应和色散效应的相互作用在一定条件下将导致光孤子产生，而各式各样光孤子的传输特性一直受到人们的广泛关注。本文从光纤中的非线性薛定谔方程出发，采用分步傅里叶算法，数值模拟和讨论了二阶亮孤子波形随传输距离的演化规律，并与基态亮孤子情况进行了比较分析。结果表明，二阶孤子的传输具有与一阶孤子明显不同的特征。前者在传输中有压缩现象，在某些距离处还将出现脉冲分裂，且最多可分裂为三个峰。此外，每经过一个孤子周期便恢复其初始形状。而基态孤子在整个传输过程中波形始终保持不变。关键词：非线性薛定谔方程；分步傅立叶算法；二阶亮孤子；基态亮孤子Numerical study on the shape evolutions of second-order bright optical soliton in optical fibersAbstractInteraction between nonlinear and dispersion effects in optical fibers may lead to generation of optical solitons under certain condition. And the propagating characteristics of various solitons have attracted extensive interests all the way. Starting from the nonlinear Schrdinger equation and adopting the split-step Fourier method, the shape evolution of the second-order bright soliton with the propagation istance is numerically simulated and discussed. Moreover, comparison is made with the case of fundamental soliton. The results show that, the propagating characteristics of the second-order bright solitons are distinctly different from those of the fundamental one. The former may be compressed during propagation. Furthermore it may split into at most three peaks. In addition, the second-order soliton will return to its initial shape at every soliton period. While the fundamental soliton will keep its initial shape unchanged all the way.Key words: nonlinear Schrdinger equation; split-step Fourier method；the second-order bright soliton; fundamental bright soliton目 录论文总页数：14页1 引言12 影响光脉冲在光纤中传输的各种因素12.1 光纤的基本特性22.2 光纤的损耗特性22.3 光纤的色散特性42.4 光纤的非线性特性53 脉冲在光纤中传输的理论基础53.1 麦克斯韦方程组53.2 非线性薛定谔方程64 光纤中二阶亮孤子波形演化特性的数值模拟84.1 分步傅立叶算法84.2 数值模拟94.2.1 基态亮孤子在光纤传输中的数值模拟94.2.2 二阶亮孤子在光纤传输中的数值模拟10结 论11参考文献12致 谢13声 明141 引言早在19世纪，人们就已经知道，光纤引导光传播的基本原理是全内反射，虽然在19实际20年代就制成了无包层的玻璃纤维，但到20世纪50年代，才知道包层的使用能够改善光纤的特性，从而诞生了光纤这个领域。20世纪50年代，这一领域的发展十分迅速，当时的主要目的是利用光纤束传输图像。这些早期的光纤按现在的标准看，具有很高的损耗，随着光纤制造技术的发展，在1979年已1.55m波长附近的损耗降低到约0.2dB/km。损耗水平现在主要来自于瑞利散射这个基本过程。光纤孤子理论是当今非线性领域的前沿课题之一。光孤子是指经过长距离传输而保持形状不变的光脉冲。一束光脉冲包含许多不同的频率成分，频率不同，在介质中的传播速度也不同，因此，光脉冲在光纤中将发生色散，使得脉宽变宽。但当具有高强度的极窄单色光脉冲入射到光纤中时，将产生克尔效应9，即介质的折射率随光强度而变化，由此导致在光脉冲中产生自相位调制，使脉冲前沿产生的相位变化引起频率降低，脉冲后沿产生的相位变化引起频率升高，于是脉冲前沿比其后沿传播得慢，从而使脉宽变窄。当脉冲具有适当的幅度时，以上两种作用可以恰好抵消，则脉冲可以保持波形稳定不变地在光纤中传输，即形成了光孤子，也称为基阶光孤子8。若脉冲幅度继续增大时，变窄效应将超过变宽效应，则形成高阶光孤子，它在光纤中传输的脉冲形状将发生连续变化，首先压缩变窄，然后分裂，在特定距离处脉冲周期性地复原。 光孤子在光纤中无形变地传输以及其绝热特性可实现全光通信的特性，使它成为通信的最优信息载体，近些年一直是一个备受关注的研究领域。由于高阶孤子具有较强的非线性，将具有与一阶孤子不同的特点。本文通过分步傅立叶变换法求解NLS方程，研究二阶孤子在传输过程中的演化特性，并与基态孤子进行比较。2 影响光脉冲在光纤中传输的各种因素光纤通信问世以来，一直向着两个目标不断发展。一是延长中继距离，二是提高传输速率。光纤的吸收和散射导致光信号的衰减，光纤的色散将使光脉冲发生畸变，导致误码率增高，信号传输质量降低，限制了通信距离。为了满足长距离传输的需要，必须在光纤线路上加入中继器，以补偿光信号的衰减和对畸变信号进行整形。长距离传输必须克服色散和非线性效应的影响。非线性效应和色散都是影响光脉冲在光纤中传输的重要因素，而光的非线性色散传输一直是人们关注的重要课题4。2.1 光纤的基本特性光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包层及涂覆层。通信光纤的纤芯通常是折射率为的高纯SiO2，并有少量掺杂剂（如GeO2等），以提高折射率。包层折射率为（），通常也由高纯SiO2制造，掺杂B2O2及F等以降低折射率。纤芯和包层合起来构成裸光纤，光纤的光学传输特性主要由它决定。对于通信石英光纤，多模光纤的芯径2a大多为50m或62.5m，单模光纤芯径仅410m。它们的包层外径2b一般为123m。包层外面是540m的涂覆层，材料是环氧树脂或硅橡胶，其作用是增强光纤的机械强度。再外面还常有缓冲层（100m厚）及套塑层。此外，纤芯及包层材料有可由玻璃或塑料制造，它们的损耗比石英光纤大，但在短距离的光纤传输系统中仍一定的应用。套塑后的光纤（称为芯线）还不能在工程中使用，必须成缆6。把数根、数十根光纤扭绞或疏松地置于特别的螺旋槽乙烯支架里，外缠塑料绑带及铝皮，再被覆塑料或用钢带铠装，加上外护套后即成光缆。光纤按折射率分布来分类，一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。如果纤芯折射率（指数）沿半径方向保持一定，包层折射率沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤，称为阶跃型光纤9，又可称为均匀光纤。如果纤芯折射率随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，又称为非均匀光纤。参量决定了光纤中能容纳的模式数量。在阶跃光纤中，如果2.405，则它只容纳单模，满足这个条件的光纤称为单模光纤。单模光纤和多模光纤的主要区别在于芯径，对典型的多模光纤来说，其芯径=25m30m；而D的典型值约为310-3的单模光纤，要求5m。包层半径b的数值无太严格的限制，只要它大到足以把光纤模式完全封闭在内就满足要求，对单模和多模光纤，其标准值为b=62.5m。本文中所指光纤均是单模光纤。2.2 光纤的损耗特性损耗是光纤的一个重要传输参量，是光纤传输系统中继距离的主要限制因素之一。在普遍的情况下，光纤内光功率衰减为： (2-1)式中，为光功率；为衰减常数，它是由各种因素造成的功率损耗引起的。引起光纤损耗的原因很多，第一种因素与光纤材料有关，主要有吸收损耗和散射损耗，第二种因素与光纤的几何形状有关，光纤使用过程中，弯曲不可避免，在弯曲到一定曲率半径时，就会产生辐射。光纤的弯曲有随机微弯曲和外力弯曲。一般情况下，弯曲半径较少，辐射损耗也不大。光纤的一个重要参量是光信号在光纤内传输功率的损耗，若是入射光纤的功率，传输功率： (2-2)式中，是衰减系数，通常称为光纤损耗，是光纤的长度。习惯上将光纤的损耗通过下式用dB/km来表示： (2-3)光纤损耗与光波长有关，其他对损耗有贡献的因素主要是材料吸收和瑞利散射和能量泄露5。1) 材料的吸收损耗光纤材料吸收损耗包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收等，它是材料本身所固有的，因此是一种本征性吸收损耗。纯石英高吸收在紫外区和波长超过2m的远红外区，然而少量的不纯物能在0.5m2m波长窗口导致显著的吸收。实际上影响光纤损耗的最重要的不纯物是基态振动吸收峰在2.37m处的OH离子，因而在光纤制作过程中采取了特别的预防措施来保证OH离子浓度小于百万分之一。2) 光纤的散射损耗瑞利散射损耗4,8，光纤的加热制造过程中，热扰动使原子产生压缩性的不均匀，造成材料密度不均匀，进一步造成折射率不均匀。这种不均匀性在冷却过程中固定了下来并引起光的散射，称为瑞利散射。瑞利散射是一种基本损耗，它是由于制造过程中沉积到熔石英中的随机密度变化引起的，它将导致折射率本身的起伏，使光向各个方向散射。瑞利散射随变化，因而其主要作用区在短波长区。这种损耗对光纤来说是本身固有的，因而它确定了光纤的最终损耗极限，其本征损耗大致为（单位dB/km） (2-4)式中，常数在范围内，其具体值与纤芯的组分有关。3) 辐射损耗1,3当理想的圆柱形光纤受到某种外力作用时，会产生一定曲率半径的弯曲，导致能量泄露到包层，这种由能量泄露导致的损耗成为辐射损耗。光纤受力弯曲有两类: 曲率半径比光纤直径大得多的弯曲，例如，当光缆拐弯时就会发生这样的弯曲。 光纤成缆时产生的随机性扭曲，称为微弯引起的附加损耗一般很小，基本上观测不到。2.3 光纤的色散特性信号在光纤中是由不同的频率成分和不同模式成分携带的，这些不同的频率成分和模式成分有不同的传播速度，从而引起色散，产生这种现象的实质是当一束电磁波与电介质的束缚电子相互作用时，介质响应通常与光波频率有关，这体现在折射率对频率的依赖关系上，此关系称为光纤色散特性。光纤的色散导致了光脉冲在光纤中传输时产生啁啾，从而导致光脉冲的展宽6。光纤色散是光纤通信的另一个重要特性，光纤的色散会使输入脉冲在传输过程中展宽，产生码间干扰，增加误码率，这样就限制了通信容量。因此制造优质的、色散小的光纤，对增加通信系统容量和加大传输距离是非常重要的。单模光纤中的色散包括群速度色散（GVD）和偏振模色散（PMD）两大类。PMD对长途通信系统非常重要，在20世纪90年代就被广泛研究。PMD引起的脉冲展宽比GVD效应引起的展宽相对要小。然而对工作在光纤零色散波长附近、长距离传输的高速光纤通信系统，PMD成为一个限制因素。光纤的色散主要由两方面引起：一是光源发出的并不是单色光；二是调制信号有一定的带宽。实际光源发出的光不是单色的，而是有一定的波长范围。这个范围就是光源的线宽。在对光源进行调制时，可以认为信号是按照同样的方式对光源谱线中的每一分量进行调制的。光纤中的信号能量是由不同的频率成分和模式成分构成的，它们有不同的传播速度，从而引起比较复杂的色散现象。光纤色散也是影响光脉冲在光纤中传输的因素，一般来说，色散的起源与介质通过束缚电子的振荡吸收电磁辐射的特征谐振频率有关，远离介质谐振频率时，折射率与塞尔迈耶尔方程近似 (2-5)式中，是谐振频率，为j阶谐振强度。由于不同的频谱分量对应于由给定的不同的脉冲传输速度。因而色散在短脉冲传输中起关键作用，甚至当非线性效应不很严重时，由色散引起的脉冲展宽对光通信系统也是有害的。在数学上，光纤的色散效应可以通过在中心频率处展成模的传输常数b的泰勒级数来解决 (2-6) (2-7)参量b1，b2和折射率n有关，它们的关系表示为 (2-8) (2-9)式中，是群折射率，是群速度，脉冲包络以群速度运动。b2表示群速度色散，和脉冲展宽有关。这种现象称为群速度色散（GVD）。2.4 光纤的非线性特性在高强光场影响下，光介质对光场的响应将呈现出非线性特点，即使注入光纤的功率不很高，但由于传输距离（以光波长度量）长，光纤尺寸小，这种影响亦是不可忽视的。光纤非线性响应起因于光场作用下束缚电子的非简谐运动，导致电偶极子的极化强度P对光场E的非线性依赖关系。这种非线性响应的表现是多方面的，其中Kerr效应、自相位调制与Raman散射对光孤子的形成和传输演化具有特别重要的影响7。考虑非线性影响时，在光场作用下，光纤介质的电极化强度P可写作 (2-10)式中是真空中的介电常数，为j阶电极化率。考虑到光的偏振效应，是j+1阶张量，其中线性电极化率决定线性折射率和光纤损耗a。会引起二次谐波与和频参放，但在分子结构为对称结构的SiO2光纤中=0。因此是光纤中最低阶亦是最重要的非线性效应。的作用引起折射率随光场的非线性变化，光纤的折射率可表示成 (2-11)式中为光纤中光场的有效值（均方根）；n2为与相关的非线性折射率，称为Kerr系数，对x方向的线偏振光，有 (2-12)式中，Re表示实数部分，并且假设光场是线偏振的，因而四阶张量只有一个分量对折射率有贡献，张量的特性能通过非线性双折射影响光束的偏振特性。折射率对光强的依赖关系导致了大量有趣的非线性效应：其中研究得最广泛的是自相位调制11（SPM）和交叉相位调制11（XPM）。3 脉冲在光纤中传输的理论基础3.1 麦克斯韦方程组像其它的电磁现象一样，光纤中光脉冲的传输也服从麦克斯韦方程组，在国际单位制中，该方程组可写成 (3-1) (3-2) (3-3) (3-4)式中，分别为电场强度矢量和磁场强度矢量；，分别为电位移矢量和磁感应强度矢量；电流密度矢量和电荷密度表示电磁场的源。在光纤这样无自由电荷的介质中，显然是，。介质内传输的电磁场强度和增大时，电位移矢量和磁感应强度也随之增大，他们的关系通过物质方程联系起来。 (3-5) (3-6)式中，为真空中介电常数；为真空中的磁导率；，分别为感应电极化强度和磁极化强度，在光纤这样的无磁性介质中。3.2 非线性薛定谔方程描述光纤中光传输的波方程可以从麦克斯韦方程组得到。其具体步骤是对方程(3-1)两边取旋度，并利用(3-2)、(3-5)、(3-6)用，消去，可得 (3-7)式中，c为真空中的光速。为完整表达光纤中光波的传输，还需要找到电极化强度和电场强度的关系。当光频与介质共振频率接近时，的计算必需采用量子力学的方法。但是在远离介质的共振频率处，和的关系式可唯像的写成(3-8)。其感应电极化可由两部分组成。 (3-8)线性部分和非线性部分与磁强的普适关系为在电偶极子近似下，这些关系都的成立的。 (3-9) (3-10)考虑光脉冲在传输过程中，色散和非线性都会影响其形状和频谱，其传输方程可以写成如下的形式： (3-11)式中，极化强度的线性部分和非线性部分通过方程(3-9），(3-10)与电场强度对应。为解方程(3-11)需要做几个假设才能做简化，首先，把处理成的微扰，实际上折射率小于；其次假设光场沿光纤长度方向其偏振态不变，因而其标量近似有效，事实并非如此，除非采用保偏光纤，但这种近似非常有效；最后，假定光场是准单色的，即对中心频率为的频谱，其谱宽为，且。因为约为Hz，最后一项假定对脉宽的脉冲成立。在慢包络近似下，把电场的快变化部分分开写，写成 (3-12)为假定沿x方向偏振的光的单位偏振矢量，为时间的慢变化函数（相对于光周期）。类似的极化强度分量，表示成 (3-13) (3-14)把方程(3-12)和(3-14)代入(3-11)，傅立叶变换为为 (3-15)并满足亥姆霍兹方程 (3-16)式中，且 (3-17)为介电常数。对方程可利用分离变量法求解，将方程（3-16）分离成和的方程 (3-18) (3-19)方程(3-18)可通过一阶微扰理论求解。首先用代替求解方程，得到模分布函数和对应的波数。对单模光纤，由高斯近似给出的光纤基模的模分布，然后对方程考虑的影响，根据一阶微扰理论，不会影响模分布。然而本征值将变为 (3-20)式中 (3-21)在频率处把展成泰勒级数，再做傅立叶变化，就得到了低阶光脉冲的传输方程 (3-22)式中，为非线形系数，其定义为，假设是归一化的，代表光功率。的单位是。参量称为有效纤芯截面。依赖于光纤参数，方程(3-22)描述了皮秒光脉冲在单模光纤中的传输，它有时也被称为非线性薛定谔方程，方程中的反映了光纤的损耗，反映了光纤的色散，则是考虑了光钎的非线性特性。令，即引入脉冲时间坐标，则方程化为 (3-23)4 光纤中二阶亮孤子波形演化特性的数值模拟4.1 分步傅立叶算法光孤子在光纤中传播时，可用非线性薛定谔方程描述为方程(3-22)。设，从而得到 (4-1)其中为入射脉冲的峰值功率，是入射脉冲宽度，参量N定义为 (4-2)色散长度2和非线性长度2由方程(3-27)定义。通过定义 (4-3)可以消去参量N，则(4-2)具有下面非线性薛定谔方程的标准化形式 (4-4)式中，为传输项，为色散项，为非线性项。分布傅立叶法求方程(4-5)的数值解，就是将光脉冲在光纤中传输一段距离后，分两步进行计算，即让色散和非线性各自独立起作用（在传播距离很小时，这种分析具有足够高的精度）。则方程(4-5)变为 (4-5)式中，是差分算符，它表示线性介质吸收；是非线性算符，它决定了脉冲传输过程中光纤的非线性效应。这些算符为 (4-6) (4-7)以上两式已忽略了损耗的影响。分步傅立叶变换假定在的传输过程分两步进行。第一步仅有非线性作用， (4-8) (4-9)第二步仅有色散作用， (4-10)第二步的计算在频域中进行， (4-11)总起来， (4-12)其中与表示傅立叶正变换和逆变换。4.2 数值模拟4.2.1 基态亮孤子在光纤传输中的数值模拟上节方程(4-9)是在即反常色散区考察光脉冲的传播下得到的。(4-9)就是所谓的孤子方程。根据孤子感念用更为直接的方法可以求的基态孤子解如下： (4-13)当输入脉冲为(4-13)，根据傅里叶算法计算模拟了基态亮孤子在光纤传输中的波形演化图如图4-1：图4-1 基态亮孤子的波形演化图由图可知，基态孤子传输过程中脉冲形状始终保持不变。本质上，当输入脉冲具有双曲正割形状时，并且其宽度和峰值功率满足式(4-3)（N=1），则光纤色散的影响正好光纤非线性所补偿，脉冲的形状和脉冲频谱沿光纤长度方向都不发生变化。4.2.2 二阶亮孤子在光纤传输中的数值模拟如果光纤输入端输入的双曲正割脉冲的幅度不为1，而是2，3等其他整数， (4-14)则在光纤中产生高级孤子2，当N=2时，即.根据分步傅立叶算法，图4-2给出了二阶亮孤子在光纤波形随传输距离的三维演化规律。为了更清楚地看到演化中光脉冲的压缩和分裂的情况，图4-3又给出来了不同传输距离处的二阶亮孤子波形图。图4-2 二阶孤子在两个孤子周期上的波形演化图4-3 不同传输距离处二阶亮孤子的脉冲波形由图4-2可见，二阶孤子的脉冲波形以孤子周期做周期性演化，即每经历一个孤子周期，则波形恢复其初始形状。在传播中，脉冲还会进行脉冲压缩，且在1/2个孤子周期变得最窄，然后又展宽，并在孤子周期整数倍时脉冲恢复原来形状，然后重复前半段过程。由图4-3能更清楚地看到，孤子在传输过程中可发生脉冲分裂，且最多可分裂成三个孤峰，这三个峰值强度随不同而不同，当增大时峰值增高，但到一定的值时达到最大值，而后随着增大而减小，最后恢复到原来的形状。这与图4-1中的基态孤子不同，基态孤子在整个传输过程中波形始终不变。高阶孤子形状的演化过程在物理上可以这样理解，在传输的初期，由于，所以非线性即SPM起主导作用，光信号由于SPM有一个很大的正的频率啁啾，脉冲前沿频率红移，而脉冲后沿频率蓝移，由于光线处于反常色散区，所以脉冲压缩，在时脉冲最窄。当继续前进时，脉冲后沿将超过前沿，形成脉冲分裂，但在脉冲变窄的同时，色散的作用将更加突出，线性色散的作用则是将脉冲展宽，在一个周期处脉冲恢复原来的形状13。结 论在本文中，首先简单介绍了影响光脉冲在光纤中传输的各种因素，包括光纤损耗，光纤色散和非线性效应，其中重点分析了色散和非线性效应；并且介绍了光脉冲在光纤中传输的基本理论，其中重点介绍了分步傅里叶算法。数值模拟了二阶亮孤子脉冲随距离的波形演化，利用计算模拟结果分析比较了二阶孤子脉冲与基态孤子脉冲的传输波形。结果表明，随着孤子脉冲的阶数不同其传输波形也不相同，基态孤子传输过程中脉冲形状保持不变，而二阶孤子则有周期的变化，即在传播初期，二阶孤子首先进行脉冲压缩，随后分裂为三个孤峰12，在的整数倍时恢复到原来形状。由于光孤子在传输过程中可以保持其形状不变，所以光孤子对光通信系统具有潜在的应用价值10。光孤子种类繁多，因此研究各种光孤子在光纤中的传输特性,对于提高光孤子通信系统的性能具有重要意义7。参考文献1 方云团, 范俊. 二阶孤子的传输和相互作用J. 应用光学, 2008;35: 233-240.2 王志斌, 李志全. 光孤子传输演化的分步傅里叶法研究J. 应用光学, 2007;5:112-118.3 许卫洪. 光纤传输中非线性效应的分步傅立叶法数值计算分析J. 内江科技, 2007;82: 29-33.4 王志斌, 李志全, 吴朝霞. 分步傅里叶法在光孤子传输中的数值研究J. 仪器仪表学报, 2006;132: 24-27.5 王志斌. 光孤子在光纤中传输的特性研究D. 燕山大学, 2007.6 王健全, 顾畹仪. 光纤中非线性效应的研究J. 北京邮电大学学报, 2003(3): 29-31.7 杨祥林, 温扬敬. 光纤孤子通信理论基础M. 北京.国防工业出版社, 2000.8 李玉权, 崔敏. 光波导理论与技术. 人民邮电出版社, 2002.9 张晓光, 杨伯君, 俞重远. 非线性薛定谔方程数值解法中傅立叶正逆变换选取的讨论J. 计算物理, 2003;12:155-161.10 马军山著译. 光线通信原理与技术. 人民邮电出版社, 2004.11 Govind P. Agrawal 著, 贾东方等译. 非线性光纤光学原理及应用M. 北京: 电子工业出版社, 2002.12 杨懿, 曹文华. 二阶光孤子传输波形失真的补偿J. 五邑大学学报(自然科学版), 2008;14:131-135.13 施娟, 侯韶华. 光纤耦合器中光孤子传输的仿真研究J. 电子元器件应用, 2008;182:294-301.第 15 页 共 14 页致 谢声 明本论文的工作是2009年2月至2009年6月在成都信息工程学院光电技术学院完成的。文中除了特别加以标注地方外，不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都信息工程学院或其他教学机构的学位或证书而使用过的材料。关于学位论文使用权和研究成果知识产权的说明：本人完全了解成都信息工程学院有关保管使用学位论文的规定，其中包括：（1）学校有权保管并向有关部门递交学位论文的原件与复印件。（2）学校可以采用影印、缩印或其他复制方式保存学位论文。（3）学校可以学术交流为目的复制、赠送和交换学位论文。（4）学校可允许学位论文被查阅或借阅。（5）学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。除非另有科研合同和其他法律文书的制约，本论文的科研成果属于成都信息工程学院。特此声明！ 作者签名： 年 月 日目 录第一章 总 论1第一节 项目概述1第二节 可行性研究的依据3第三节 可行性研究的范围和内容3第五节 技术经济指标4第二章 项目背景和建设的必要性5第一节 项目提出的背景5第二节 项目建设的必要性7第三章需求分析及服务规模与标准9第一节需求分析9第二节服务规模与标准10第四章项目选址及建设条件13第一节 项目选址13第二节项目区自然条件13第三节项目区社会经济条件18第四节项目区基础设施状况20第五章规划设计和建设方案23第一节 设计依据和目标23第二节 规划方案分析25第三节 建设方案31第六章消 防46第七章环保和劳动安全卫生47第一节 环境保护47第二节 劳动安全卫生48第三节 建议50第八章节能分析52第一节 概 述52第二节 节能设计依据52第三节 能耗分析53第四节 节能措施54第九章项目组织管理和实施进度58第一节 项目组织管理58第二节进度计划安排60第十章招投标方案62第一节招标管理62第二节项目招标基本情况65第十一章投资估算与资金筹措66第一节 投资估算66第二节 资金筹措70第十二章效益分析71第一节 经济效益71第二节 社会效益73第十三章结 论75