Оптические солитоны в ВОСПИ.
Возможность использования в волоконно-оптических линиях передачи сигналов сверхкоротких, продолжительностью порядка 1-10 пс, оптических импульсов - оптических солитонов - дискуссируется уже выше 30 лет. Нелинейный по собственной природе, солитонный режим передачи оптических сигналов является одним из методов реализации принципа временного уплотнения (TDM) инфы в ВОСПИ. Предполагается, что конкретно при солитонном режиме будут достигнуты предельные, порядка единиц Тбит/с, скорости передачи данных поблизости одной спектральной несущей по одномодовому оптоволокну.
Суть нелинейной волоконной оптики заключается в том, что при довольно огромных плотностях мощности излучения в световоде свет прямо повлияет на среду распространения, в итоге чего же показатель преломления материала сердцевины ВС меняется. Секундные конфигурации показателя преломления n(t) среды представляются как оптический эффект Керра, где со0 - частота света, c - скорость света в вакууме, w - действенный радиус моды. Если P0- наибольшая (пиковая) мощность импульсного сигнала, распространяющегося в волноводе, нелинейная длина LNL такового оптоволокна определяется.
Солитонный режим распространения импульсного сигнала «физически» поясняется так. В среде с отрицательной (в2 Р 0) дисперсией рядовая
(линейная) дисперсия групповых скоростей (ДГС) сопровождается повышением моментальной частоты фронтального фронта и уменьшением частоты заднего фронта импульса; такое различие моментальных частот обусловливает расплывание (дисперсионное уширение) импульса, потому что различные спектральные составляющие импульса распространяются в оптоволокне с ненулевой дисперсией неизменной распространения с различными скоростями.
Вследствие воздействия оптической нелинейности, возникает доборная фазовая самомодуляция (ФСМ) сигнала, при всем этом моментальная частота сигнала на фронтальном фронте оптического импульса, напротив, миниатюризируется, а на заднем - возрастает относительно средней частоты с0 сигнала. Совместное «встречное» действие ДГС- и ФСМ-эффектов приводит к обоюдной компенсации моментальных смещений частоты света на фронтальном и заднем фронтах импульса, вследствие чего же моментальная частота света в течение продолжительности импульса примерно постоянна. В итоге в нелинейной среде с отрицательной дисперсией распространение оптического импульса происходит без конфигурации его продолжительности.
Нужным условием образования фундаментального солитона («уединенной волны») является равенство LD = LNL, откуда следует выражение для пиковой мощности сигнала.
К примеру, для обыденного кварцевого одномодового волокна на длине волны 1.55 мкм при T0=1 пс пиковая мощность солитона P0= 5 Вт, а при T0=10 пс P0= 50 мВт. При использовании световодов со смещенной дисперсией величиной J32 = -2пс2 / км мощность сигнала для заслуги солитонного режима распространения понижается приблизительно в 10 раз.
Приводимые оценки справедливы для оптического волокна без утрат и с учетом ослабления излучения условия образования оптических солитонов приметно усложняются. Согласно практическим оценкам, оптические солитоны могут возбуждаться в оптоволокне с потерями менее 0.2 дБ/км и при построении протяженных линий передачи таковых сигналов для компенсации утрат мощности излучения нужно применять оптические усилители. С иной стороны, солитонный режим распространения сигналов просит очень четкого согласования эффектов ДГС и ФСМ, он чувствителен к воздействию разных изъянов оптоволокна, наличию соединений, разветвителей, воздействию остальных нелинейных явлений (ВКР, ВРМБ и др.).
Суть нелинейной волоконной оптики заключается в том, что при довольно огромных плотностях мощности излучения в световоде свет прямо повлияет на среду распространения, в итоге чего же показатель преломления материала сердцевины ВС меняется. Секундные конфигурации показателя преломления n(t) среды представляются как оптический эффект Керра, где со0 - частота света, c - скорость света в вакууме, w - действенный радиус моды. Если P0- наибольшая (пиковая) мощность импульсного сигнала, распространяющегося в волноводе, нелинейная длина LNL такового оптоволокна определяется.
Солитонный режим распространения импульсного сигнала «физически» поясняется так. В среде с отрицательной (в2 Р 0) дисперсией рядовая
(линейная) дисперсия групповых скоростей (ДГС) сопровождается повышением моментальной частоты фронтального фронта и уменьшением частоты заднего фронта импульса; такое различие моментальных частот обусловливает расплывание (дисперсионное уширение) импульса, потому что различные спектральные составляющие импульса распространяются в оптоволокне с ненулевой дисперсией неизменной распространения с различными скоростями.
Вследствие воздействия оптической нелинейности, возникает доборная фазовая самомодуляция (ФСМ) сигнала, при всем этом моментальная частота сигнала на фронтальном фронте оптического импульса, напротив, миниатюризируется, а на заднем - возрастает относительно средней частоты с0 сигнала. Совместное «встречное» действие ДГС- и ФСМ-эффектов приводит к обоюдной компенсации моментальных смещений частоты света на фронтальном и заднем фронтах импульса, вследствие чего же моментальная частота света в течение продолжительности импульса примерно постоянна. В итоге в нелинейной среде с отрицательной дисперсией распространение оптического импульса происходит без конфигурации его продолжительности.
Нужным условием образования фундаментального солитона («уединенной волны») является равенство LD = LNL, откуда следует выражение для пиковой мощности сигнала.
К примеру, для обыденного кварцевого одномодового волокна на длине волны 1.55 мкм при T0=1 пс пиковая мощность солитона P0= 5 Вт, а при T0=10 пс P0= 50 мВт. При использовании световодов со смещенной дисперсией величиной J32 = -2пс2 / км мощность сигнала для заслуги солитонного режима распространения понижается приблизительно в 10 раз.
Приводимые оценки справедливы для оптического волокна без утрат и с учетом ослабления излучения условия образования оптических солитонов приметно усложняются. Согласно практическим оценкам, оптические солитоны могут возбуждаться в оптоволокне с потерями менее 0.2 дБ/км и при построении протяженных линий передачи таковых сигналов для компенсации утрат мощности излучения нужно применять оптические усилители. С иной стороны, солитонный режим распространения сигналов просит очень четкого согласования эффектов ДГС и ФСМ, он чувствителен к воздействию разных изъянов оптоволокна, наличию соединений, разветвителей, воздействию остальных нелинейных явлений (ВКР, ВРМБ и др.).
<< В начало < Предыдущая 1 2 Следующая > В конец >>