"Полупроводниковые лазеры", Журкин Дмитрий Викторович

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра физики твердого тела
Применение и особенности
изготовления солитонных ВОЛС
Выполнил: студент 6 курса
физико-технического факультета, гр.21611
Журкин Дмитрий Викторович
Петрозаводск 2010
Потери мощности солитона
Изменение длительности импульса фундаментального
солитона с расстоянием в световоде с потерями.
2
Потери мощности солитона
Динамика формы импульсов
солитонов первого (N = 1) и
третьего (N = 3) порядков
3
Паразитная частотная модуляция
Формировании импульса солитона первого порядка при
наличии начальной линейной частотной модуляции
C – параметр
частотной
4
модуляции
Взаимодействие соседних солитонных импульсов
Динамика пары солитонов
Значение параметров: N = 1,
θ = 0, r =1, q0 = 3.5
Динамика пары солитонов
Значение параметров: N = 1,
θ = π/4 , r =1, q0 = 3.5
Амплитуда пары солитонов на входе
в световод может записанная в
безразмерном виде
r-относительная
амплитуда,
θ - относительная
фаза, q0 - начальное
расстояние между
солитонами,
B - скорость передачи
5
информации
Солитонный лазер
6
Длительность
импульса
также зависит
от дисперсии
групповых
скоростей
7
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.
8
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).
9
Принципы построения солитонных волоконно-оптических
систем передачи (ВОСП)
Солитонная ВОСП с оптическим рамановским усилителем
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.
10
Принципы построения солитонных волоконно-оптических
систем передачи (ВОСП)
Солитонная ВОСП с оптическим усилением на основе эрбия
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.
11
Принципы построения солитонных волоконно-оптических
систем передачи (ВОСП)
Солитонная ВОСП с различными волокнами
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.
12