Введение к работе
Актуальность работы. Бурное развитие техники оптических световодов и элементной базы волоконно-оптических систем связи-за последнее десятилетие привело к возможности создания трансконтинентальных оптических линий передачи данных. Одной из основных проблемм при создании таких линий связи является задача высокоскоростной передачи информации при максимальной длине регенерационного участка. При использовании оптических импульсов с характерными длительностями Ю-11 ... 10"і3 о для реализации предельно высоких скоростей передачи информации существенными становятся вопросы влияния на параметры импульсов различных дисперсионных, нелинейных, диссипативных эффектов и возможности формирования динамически устойчивых носителей информации. Как показывают результаты теоретических и экспериментальных исследований, волновые пакеты, обладающие параметрами солитонов, являются единственным известным на данный момент видом импульсов, способных устойчиво распространяться по световоду на трансконтинентальные расстояния при условии периодического включения оптических усилителей для компенсации потерь. Солитонный режим распространения сверхкоротких импульсов реализуется при компенсации дисперсионного расплывания волнового пакета нелинейным самосжатием в области аномальной дисперсии световода. Однако, на динамику солитонных импульсов в реальном световоде оказывают влияние потери, которые нарушают баланс дисперсии и нелинейности. В зависимости от соотношения характерных длин проявления потерь и нелинейной динамики самовоэдействия солитонного импульса, в волоконном световоде с потерями могут быть сформированы либо фундаментальные солитоны, либо импульсы с солитонным центром, особенности эволюции которых' наиболее рельефно проявляются на болътпой длине распространения в пикосекундной области длительностей импульсов, когда влияние нелинейных эффектов высоких порядков остается слабым. Влияние потерь на процесс формирования и эволюцию фундаментальных солитонов достаточно полно удается описать в рамках теории возмущений, тогда как в. случае импульсов с солитонным центром такси подход оказывается неприменим. В этой связи актуальным является изучение импульсов с солитонным центром, сравнительный'
- г -
анализ условий формирования и динамики распространения таких импульсов с фундаментальними солитонами в световоде с потерями, а также исследование возможностей использования импульсов с солитоннш центрсы в системах передачи данных на дальние расстояния.
Прзкт5тчэская реализация солитонной система свяэи требует
создания соответствующей элементной базы, обеспечивающей
генерацию, полностью оптическую регенерацию мощных сверхкоротких
импульсов и их регистрации после ослабления потерями в световоде
в реальном масштабе времени. При этом особое внимание уделяется
разработке функциональных элементов на основе полупроводниковых
'.яруктуїі и вологанкьк сввтовсдоа, отвечающие требованиям высокой
афф?кїивкості:, акояоаіпигасти а кшпачткости. Параллельное
развитие техяологии волоконных световодов и полупроводниковых
структур no37LL\:;!iso решить многие вопросы их спектральной
ос -дасовгч:х-оти ч модульного сопряжения, что дает возможность
оогдочия гисридиіл ъелононнс-иалупроводнкговых устройств
і*їЛГ-шого назначения. Ьо.в'нлиії интерес представляет также
вэал&довалив ьсьмешкктк получения кодированной
последовательности солитонообразухошх импульсов непосредственно г/, si'".оде пелупеоьодиикотого хаверного источника.
айі?-,-'. ~ r:vV;>i является телрдгячесное и экспериментальное рооледпв-ані.';'- еооОешюслй qpcpsrwpoeambi и аволящв: импульсов с огліпсняь'м цо;-:рсу, го; еогосташение' с фундаментальными ~зхїґ;-уі&ч, <\ ?екл- "-.--Tiss вогмояности генерации :--.:>; ,-/\^:,:.-1).5:^.,^ 55'.'пус>ссй я прі,>^';ле .'-.дативной активной .. ifuі'г:"" ,;-vі».> у. .ц ';о^.Л:р./оОдв;!;«:з':.»'С ,аэ-.ра с нпештэл волоконным :' г-энотсром,- в ті/,! чапле и ор;жроьз:ь:я кодированных ^"'Гігл^аіс^нссгей таки/, импульсов.
:;VU--:v:_.;o^'^f..'i, Д-.; flCC'.WiH/.», Ка^еЯНОЙ цели в ход*
- '-(;p'-,"-v'-:-.---'-o; сс-г.л<::';н 'Л^з-г;-?-;-^^^ кш.ульсов с солатонным центром ^талклл-ц; ясрї?д<іУ.й;
ї.^оь>,.'"і'йс ;:-і5 ;>*» да нэоцее* ^'.грсмранеКі-ш ишудьссш с "':'-' ': uv....j->rf/ v. у-..іс;:;::.--:. іілько зарегистрировал переход К
..''.' ': ... л:':г:КйЬ.. "*яі:'. :. ,- і^-Ц^.-іс; ПО(:-::ДКЧ;
';! '';-- ' '' .u^i ..oba*i:« .v/i?:':',?--; -;;:-^.- ->агяі'ьнсго л..-.>;vry.,.,;; іг:-;цеосс-.л распололрззйя^- ;: дагорегіїсіраций
импульсов о солитонным центром;
проведен сравнительный анализ возможностей использования импульсов с солитонным центром и фундаментальных солитонов в качестве носителей информации в системах передачи данных;
представлена методика оптимизации параметров систем передачи и хранения информации импульсями о солитонным центром;
получено теоретическое описание режима аддитивной активной синхронизации мод полупроводникового лазера;
экспериментально реализована генерация последовательности содитонообразувдих импульсов полупроводниковым источником в режиме аддитивной активной синхронизации мод.
Практическая ценность работы состоит в непосредственной применимости ее результатов для совершенствования солитонных волоконно-оптических систем передачи и хранения информации, выявления предельных возможностей и оптимальных режимов функционирования таких систем.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
На основе метода описания импульса с солигонным центром как "усредненного" по длине распространения солитона могут быть определены области сущесгвсванил импульсов с солитонным центром различных порядков.
-
Возможность описания в безразмерных параметрах эволюции импульсов с солитонным центром и степенной характер зависимости параметров задзчи друг от друга допускают моделирование процессов распространения и фоторегистрации импульсов с солитонным центром.
-
С учетом взаимосвязи параметров импульсов с солитонным центром и волоконного световода возможна оптимизиция параметров линии передачи данных такими импульсами.
-
При определенных условиях возможна синхронизация мод полупроводникового лазера одновременным воздействием большого числа сигналов внешней модуляции, так называемый режим аддитивной активной синхронизации мод.
Б. Режим аддитивной активной синхронизации мод может использоваться для получения кодированных последовательностей солитонообразующих импульсов от полупроводникового источника. Основные результаты диссертационной работы докладывались и
обсуждались на следующих конференциях: ICO International Topical"
- 4 -Meeting on Optical Compute? (Минск, 1992), ISF0C*92, ISFOC'93 (Санкт-Петербург, 1992, 1993), "Оптика лазеров" (Санкт-Петербург, 1993), Russian Telecom *94 (Санкт-Петербург, 1994), "Оптическая память и нейронные сети", (Москва, 1994), "Когерентная и нелинейная оптика" (Санкт-Петербург, 1995).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 1? работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит иэ веєдєния, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 157 страниц, из них 113 страниц основного текста, 25 рисунков, 2 таблицы. Список цитируемой литературы включает 153 наименования.
