Образец для цитирования:
Конюхов А. И., Маврин П. А., Щуркин Е. В. Мультиплексирование сигналов в оптоволоконных линиях связи с использованием дискретного солитонного спектра // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2018. Т. 18, вып. 1. С. 16-22. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2018-18-1-16-22
Мультиплексирование сигналов в оптоволоконных линиях связи с использованием дискретного солитонного спектра
Oбъект исследования. Нелинейное преобразования Фурье для лазерных импульсов, распространяющихся в оптических волокнах, позволяет анализировать солитонную составляющую сигнала. Оптические солитоны описываются набором параметров, образующих так называемый дискретный солитонный спектр. В настоящее время обработка данных с использованием нелинейного преобразования Фурье осуществляется при помощи электронно-цифровых устройств. При передаче информации при помощи оптических солитонов кодирование каналов может реализовываться при помощи изменения пара- метров солитонов или так называемого солитонного спектра, который рассчитывается при помощи нелинейного преобразования Фурье. В работе рассмотрена передача данных при помощи модуляции дискретной части солитонного спектра.
Цель. Разработка способа модуляции дискретной составляющей солитонного спектра с использованием специальных оптических волокон.
Использованные методы и подходы. В работе проанализировано взаимодействие оптических солитонов в волокне с периодическим изменением диаметра. Использовалось численное моделирование на основе нелинейного уравнения Шредингера. Дискретный солитонный спектр рассчитывался на основе данных обратной задачи рассеяния.
Основные результаты. Предложена схема уплотнения каналов в оптоволоконных линиях cвязи, работающих с использованием нелинейного преобразования Фурье. Показано, что управление дискретным солитонным спектром может быть реализовано при помощи оптического волокна, имеющего периодическую модуляцию дисперсии вдоль его длины. Изменение расстояния между исходными солитонами, периода модуляции волокна позволяет создавать солитонные пары с уникальным дискретным солитонным спектром. Этот эффект можно использовать для кодирования сигнала оптическими методами.
1. Cvijetic M., Djordjevic I. B. Advanced optical communication systems and networks. Norwood : Artech House, 2013. 804 p.
2. Wong E. Next-generation broadband access networks and technologies // Journ. of Lightwave Technol. 2012. Vol. 30. P. 597–608. DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.2011.2177960
3. Agrawal G. P. Fiber-optic communication systems. 3rd ed. N.Y. : John Wiley & Sons Inc., 2002. 548 p.
4. Essiambre R. J., Kramer G., Winzer P. J., Foschini G. J., Goebel B. Capacity limits of optical fi ber networks // J. of Lightwave Technol. 2010. Vol. 28. P. 662–701. DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.2009.2039464
5. Ахманов С. А., Выслоух В. А., Чиркин A. C. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. М. : Наука, 1988. 312 с.
6. Hasegawa A., Nyu T. Eigenvalue communication // J. of Lightwave Technol. 1993. Vol. 11. P. 395−399. DOI: https://doi.org/10.1109/50.219570
7. Turitsyn S. K., Prilepsky J. E., Le S. T., Wahls S., Frumin L. L., Kamalian M., Derevyanko S. A. Nonlinear Fourier transform for optical data processing and transmission : advances and perspectives // Optica. 2017. Vol. 4. P. 307−322. DOI: https://doi.org/10.1364/OPTICA.4.000307
8. Yousefi M. I., Kschischang F. R. Information transmission using the nonlinear Fourier transform. Part II : numerical methods // IEEE Transactions on Information Theory. 2014. Vol. 60. P. 4329−4345. DOI: https://doi.org/10.1109/TIT.2014.2321151
9. Le S. T., Aref V., Buelow H. Nonlinear signal multiplexing for communication beyond the Kerr nonlinearity limit // Nature Photonics. 2017. Vol. 11. P. 1−8. DOI: https://doi.org/10.1038/nphoton.2017.118
10. Dong Z., Hari S., Gui T., Zhong K., Yousefi M. I., Lu C., Wai P.-K. A. Nonlinear frequency division multiplexed transmissions based on NFT // IEEE Photon. Technol. Lett. 2015. Vol. 27. P. 1621−1623. DOI: https://doi.org/10.1109/LPT.2015.2432793
11. Sysoliatin A. A., Senatorov A. K., Konyukhov A. I., Melnikov L. A., Stasyuk V. A. Soliton fi ssion management by dispersion oscillating fi ber // Optics Express. 2007. Vol. 15. P. 16302−16307. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.15.016302
12. Дорохова М. А., Конюхов А. И., Мельников Л. А., Пластун А. С. Kонструктивная интерференция оптических солитонов в волокне с периодическим изменением дисперсии // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика. 2014. Т. 14, вып. 1. С. 32–35.
13. Gui T., Lu C., Lau A. P. T., Wai P.-K. A. High-order modulation on a single discrete eigenvalue for optical communications based on nonlinear Fourier transform // Optics Express. 2017. Vol. 25. P. 20286−20297. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.25.020286
