Введение к работе
Актуальность. В диссертации методами теории возмущений исследована динамика оптических солитонов в ВКР-акпшшх и резонансных средах. Больной интерес проявлявши к втой теме в настоящее время, связан,правде всего, с возможностью передачи информации с помощью оптических солитонов по волоконно-оптичосккм линиям связи, а также разработкой новых оптических приборов, работающих на основе солитоншх эффектов (оптические переключатели, оптические элементы памяти и т.д.). Как показано в работе 11], при использовании солитонов в качестве носителей информации, скорость передачи последней может Сыть доведена до 1 Мит-км/с, что на несколько порядков превышает информационную емкость лучіпих линейных линий связи.
Солитонный способ передачи позволяет TEKS9 избавиться от одного из основных недостатков, свойственных обычной линии связи - дисперсионного расплывания, поскольку сами солитоны образуются из-за компенсации последнего нелинейным сжатием импульса. Для преодоления другого недостатка линий связи -диссипации анергии, предлагается подкачка солитона энергией, которая компенсировала бы диссипацию. Для этой цели было предложено несколько механизмов. В работа 12) было сообщено о передаче солитонов на расстояния ~ 10000 км при использовании механизма вынувдонного комбинационного рассеяния (ВКР). Другим способом подкачки, является внедрение в волоконный световод (ВС) резонансных . примесей, энергия возбуждения которых передается солитонам.
Другими факторами влияющими на солитоны в ВС (особенно для фемтосекундннх импульсов) являются аффекты дисперсии и нелинейности высших порядков
Все вышеизложенное относилось к тому типу солитонов, которые формируются в ВС, такие солитоны описываются нелинейным уравнением Шрэдингера (БУШ) . Другой тип оптических солитонов образуется в процессе вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР-солитоны). На возможность образования солитонов при ВКР было указано в работе СЗ]. Экспериментально солитонов ВКР наблюдали авторы [41. Они se заметили, что солитоны под
_ 4 -
действием молекулярной релаксации сужввтся.' Исследования солитонов ВКР интересны как с общетеоретической точки зрения, поскольку эти объекты относительно /.шло изучєїш по сравнению , например с сокетонами НУИ, так и с прикладкой точки зрения (возможность использования молекулярной релаксации для оаатия імпульса ).
Таким образогл исследование распространения солитоиов в резонансных и ВКР-активннх средах,учет влияния различных пэзмущэщих факторов (диссипации, дисперсии и нелинейности «ысшкх порядков и т.д.} относится к числу актуальных задач теории оптических солнтонов.
Целью работы является изучение влияния на динамику солитона различных юзмуцзицгас факторов, которые всегда присутствуют в реальних средах, а таккэ исследование поля излучения солитона, при ого усилении в наоднородко-активнкз: подоконных световодах.
В соответствии с поставленной целью рассматривались следующие задачи:
1. Исследование влияния молекулярной релаксации на динамику
Г'ИР-СОЛИТОКОЕ.
2. Воздействие аффектов релаксации, диссипации, дисперсии
третьего порядка, а таїжо нестационарного кэрровсхого вффекта
па параметры солитона распростршякщэгооя в световоде с
резонансными приме сліди. '
3. Изученк-э поля излучения солитона при распространении в
неоднородно - активном световоде.
Научная новизна работа. В работе впервые получены слэдущио результаты:
-
Показано суаэшю солитонов ВНР под . действием молекулярной релаксацій.
-
Получека выражения для хвостов солнтонов ЕКР, появляющихся под воздействием релаксации молекулярных колебаний.
-
Построена теория зонглущоний для коделп волоконного световода, содержащего резонансные примеси.
-
Получено вцрг-канпе, списквазощее еволвцшо солитона в ВС с усилением . при учете дчспэроии третього порядка и нестационарного кврровского эффекта, а также дасскпаттшх и
релаксационных процессов.
-
Вычислено поле излучения солитона, распространяицвгося в неоднородно-активном ВО.
-
Возможность минимизации анергии излучаемых солитоном волн при его усиления.
Практическая ценность. Полученные в работе результаты по исследованию распространения солитонов в резонансных средах, позволяют определить оптимальные режиш распространения и усиления солитонов в волоконных световодах, подбирать размеры усилителей при которых поле излучения солитона* будет минимальным. Результаты по исследованию влияния молекулярной релаксации на ВКР-солитоны указывают на возможность сжатия, импульсов о помощью процессов релаксации. Кроме того, результаты работы расширяю? представления о динамике оптических солитонов при их распространении в реальных средах.
Апробация работы. Основные . результаты диссертацин докладывались на международных рабочих совещаниях "Нелинейные эволюционные уравнения и динамические системы" (Дубна,1990), "Нелинейность и Хаос" (Ташкент,1990), I и II Всесоюзных рабочих совещании по теории оптических солитонов (Ташкент,1990).
Публикации, По материалам диссертации опубликовано б работ"!
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит иа введения, трех глав, заключения, приложения и списка литературы. Она содержит 92 машинописных страниц текста, 7 рисунков и списка литературы из 92 наименований.
