Применение и особенности изготовления солитонных ВОЛС Выполнил: студент 6 курса физико-технического факультета, гр Журкин Дмитрий Викторович Петрозаводск 2010 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики твердого тела

2 Потери мощности солитона Изменение длительности импульса фундаментального солитона с расстоянием в световоде с потерями.

3 Потери мощности солитона Динамика формы импульсов солитонов первого (N = 1) и третьего (N = 3) порядков

4 Паразитная частотная модуляция Формировании импульса солитона первого порядка при наличии начальной линейной частотной модуляции C – параметр частотной модуляции

5 Взаимодействие соседних солитонных импульсов Динамика пары солитонов Значение параметров: N = 1, θ = 0, r =1, q 0 = 3.5 Динамика пары солитонов Значение параметров: N = 1, θ = π/4, r =1, q 0 = 3.5 Амплитуда пары солитонов на входе в световод может записанная в безразмерном виде r-относительная амплитуда, θ - относительная фаза, q 0 - начальное расстояние между солитонами, B - скорость передачи информации

6 Солитонный лазер

7 Длительность импульса также зависит от дисперсии групповых скоростей

8 Сжатие солитонных импульсов Одним из методов уменьшения эффекта взаимодействия солитонов и увеличения скорости солитонных систем передачи является сжатие солитонных импульсов, основанное на использовании дисперсии групповых скоростей. Идея сжатия достаточно проста: импульс сжимается (т.е. уменьшается расстояние между его фронтом и срезом) при задержке прихода фронта и/или ускорении прихода среза импульса. Для этого, например, импульс должен быть линейно частотно модулирован. Линейная частотная модуляция (ЛЧМ) положительна, если частота линейно нарастает от фронта к срезу импульса, и отрицательна, если она линейно нарастает от среза к фронту. Для сжатия импульса с положительной ЛЧМ нужна отрицательная ДГС, а для импульса с отрицательной ЛЧМ положительная ДГС. Компрессоры импульсов, основанные на нелинейных эффектах, делятся на две категории: -) волоконно-решетчатые компрессоры применяются для волокна с положительной ДГС; -) компрессоры, основанные на эффекте многосолитонного сжатия, используются для волокна с отрицательной ДГС.

9 Принципы построения солитонных волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) Простая солитонная ВОСП В качестве передающей среды используются ОВ с низкими потерями мощности. Благодаря малым потерям солитоны могут распространяться на большие расстояния без применения специальных устройств компенсации потерь. На выходе солитонного лазера генерируется непрерывная последовательность солитонов с заданной скважностью (обычно >10). Последовательность солитонов проходит через изолятор и модулятор, в котором импульсная последовательность модулируется. На выходе линии сигналы регистрируются фотоприемным устройством (ФПУ).

10 Принципы построения солитонных волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) Применение периодической компенсации потерь мощности позволяет увеличить дальность передачи. Для поддержания мощности солитонов применяются рамановские усилители с накачкой по длине волны, отличающейся от длины волны информационного сигнала. В схеме используется оптический фильтр (Ф), не пропускающий излучение накачки в ФПУ. Солитонная ВОСП с оптическим рамановским усилителем

11 Принципы построения солитонных волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) Усиление происходит не на всей длине участка передачи, а только в усилителях (длина волокна до 100 м). Преимуществом является то, что применяется меньше источников накачки и с существенно меньшей мощностью. Солитонная ВОСП с оптическим усилением на основе эрбия

12 Принципы построения солитонных волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) Структурная схема солитонной ВОСП, приведенная на рисунке выше, соответствует случаю построения системы без усилителей. Однако протяженный участок существования солитонов достигается благодаря использованию в линейном тракте - дискретной последовательности одномодовых оптических волокон с постоянной дисперсией (Д) в пределах каждого i-го участка по убывающей по заданному закону от участка к участку. Солитонная ВОСП с различными волокнами