Сети и системы связи

Показана возможность полностью оптического переключения фундаментальных солитонов в кубично-нелинейных туннельно связанных волноводах слабым сигналом другой несущей частоты, причем это переключение происходит из одного волновода в другой. Такое “разночастотное” переключение позволяет осуществлять сверхбыстрое полностью оптическое управление потоком солитонов (в том числе их появлением в заданных временных окнах), что имеет огромное значение для ультрасовременных солитонных линий связи. Оно также позволяет преобразовывать (с большим усилением) слабую модуляцию сигнальных импульсов в сильную модуляцию последовательности солитонов на другой нужной несущей частоте. Амплитуда сигнала гораздо меньше амплитуды солитона, поэтому модулюцию и управление сигналом можно легко осуществлять (даже с помощью электрооптики) со скоростью гораздо большей, чем при обычном управлении потоком солитонов электрооптическими методами. Затем эта сверхплотная информация с сигнальной волны (сигнальных импульсов) автоматически, без потери в скорости переноса и передачи информации, вносится в поток солитонов.

Проведен численный анализ зависимости от средней частоты матрицы Джонса, описывающей дисперсию поляризационной моды с произвольной большой групповой задержкой. Рассчитана зависимость от частоты задержки по фазе в основных состояниях поляризации и перекрестная связь между состояниями поляризации. Также показана корреляция между вектором дисперсии поляризационной моды третьего порядка и вектором произведения дисперсии первого и второго порядка.

Предложен метод численного интегрирования локального показателя преломления, позволяющий эффективно моделировать распространение светового пучка и проводить анализ мод в световоде. В отличие от обычной техники, метод дает возможность исследовать прохождение пучка через неоднородный волновод с любым распределением показателя преломления, включая случаи разрывов любого вида. Подход позволяет решать названную задачу с пониженными требованиями к памяти и к машинному времени. Приводятся примеры применения метода.

Предложен комбинированный подход для построения приближенных солитоноподобных решений нелинейных волновых уравнений, включающий в себя метод аналитического продолжения дисперсионных параметров на комплексную плоскость и усредненный вариационный принцип типа Ритца-Уизема. На основе данного подхода найдено решение нелинейного уравнения, описывающее распространение оптического импульса в прозрачном изотропном диэлектрике. Полученное решение включает в себя как солитоны огибающей, так и бризероподобные импульсы длительностью вплоть до одного периода электромагнитных колебаний. Библ. 25.

В рамках комплексной геометрической оптики рассмотрено прохождение частично когерентного пучка лазерного излучения через однопроходный оптический усилитель. Получена система уравнений, описывающая изменение комплексной амплитуды и комплексной фазы функции когерентности лазерного пучка в неоднородной среде усилителя. Проанализирована зависимость мощности и интенсивности усиливаемого излучения от радиуса когерентности пучка и оптической силы газовой линзы, возникающей в среде усилителя вследствие пространственной неоднородности энерговклада. Установлено, что влияние газовой линзы и неполной когерентности излучения на эффективность усиления зависит от соотношения между радиусом входящего пучка и размером апертуры усилителя. Показано, что для “широких” пучков энергетическая эффективность усиления возрастает с увеличением оптической силы линзы и улучшением когерентности пучка, тогда как для “узких” пучков выполняется обратная закономерность.

Построена модель пространственных дисперсионных характеристик, которая м. б. применена при описании оптических трактов вновь разрабатываемых волоконно-оптических систем передачи, в том числе для выбора оптим. дисперсионных планов. Проиллюстрировано моделирование пространственных дисперсионных характеристик на примере 2-х хевисайдовских дисперсионных планов элементарного кабельного участка солитонной системы передачи.

В последнее время большое внимание уделяется созданию оптических компонентов с использованием неоднородных диэлектрических волноводов (ДВ). В качестве неоднородностей могут выступать периодические системы, частным случаем которых являются диэлектрические дифракционные решетки, размещаемые как непосредственно в ДВ, так и на их поверхности. Применение подобных устройств актуально для сетей связи любого уровня и может в значительной степени повысить их надежность, пропускную способность и скорость передачи. Несмотря на наличие существующих методов электродинамического анализа процессов в неоднородных ДВ, вопросы разработки быстродействующих алгоритмов анализа неоднородностей в ДВ весьма актуальны.

Отмечается, что фирмы, специализирующиеся в области производства элементной базы для волоконно-оптических систем связи с высокой плотностью каналов, периодически испытывают экономические затруднения, вызывающие спады производства. Основными причинами являются ограниченность оборотных средств, проблемы с обеспечением современным оборудованием, дефицит подготовленного персонала. Отмечается тенденция к кооперации среди упомянутых фирм.

Получены основные вероятностные характеристики закона распределения флуктуаций интенсивности оптических сигналов, принимаемых в условиях амплитудно-фазовых искажений, пригодные для оценки помехоустойчивости и эффективности функционирования оптических систем передачи. Получены выражения для коэффициентов вариации, асимметрии и эксцесса, с помощью которых проведена сравнительная оценка областей существования используемого распределения. Показана возможность его аппроксимации распределением с более простым аналитическим выражением.

Предлагается общий принцип для схемы с квантовой сигнатурой. Исследование опирается на идеи схем с классич. сигнатурой и квантовую криптографию. Обсуждаемый алгоритм основан на симметричном квантовом ключе криптосистемы и триплетных состояниях Гринбергера-Хорна-Зайлингера (ГХЗ) и опирается на возможность арбитратора. Гарантируется неусловная секретность алгоритма, главным образом из-за корреляции ГХЗ триплетных состояний и использованию квантовых одновременных растяжений.

Описан полностью векторный трехмерный метод распространения луча, основанный на методе конечных элементов, предназначенный для анализа генерации 2-й гармоники. Исследованы устройства генерации 2-й гармоники с квази-согласованием фазы, в которых используются волноводы на GaAlAs и LiTaO[3] с периодически инвертированными доменами. Проведено детальное исследование влияния формы областей с инвертированными доменами и глубины инверсии на эффективность преобразования.

Представлено решение эл-динамической задачи о повороте волновода в двумерном разреженном фотонном кристалле на 90°. Для определения эл.-динамических параметров использован метод компенсирующих источников, позволяющий свести исходную граничную задачу к бесконечной системе линейных алгебраических уравнений относительно амплитуд компенсирующих источников, расположенных в центрах удаленных из фотонного кристалла элементов. Исследованы характеристики регулярных волноводов, образующих поворот, предложен метод, позволяющий свести бесконечную систему линейных алгебраических уравнений к конечной. Рассмотрены поворот в виде излома волновода и согласованный поворот. Для частного случая двумерного кристалла, образованного метал. цилиндрами, приведены численные результаты.

Главными новостями на Междунар. конференции по волоконно-оптической связи OFC2002 явились сообщения об успехах, достигнутых в области создания новых технологий, которые успешно продолжают развиваться. Широко обсуждались проблемы развития технологии “полых” и микроструктурированных оптических волокон, изготавливаемых путем набора однородных стержней или трубок в заготовки и последующего их вытягивания в волокна, имеющие полости вдоль всей длины.

Предложен новый формат модуляции с возвратом к нулю и с подавленной несущей (CS-RZ), в котором подстраивается ширина импульса. Экспериментально осуществлена 10 Гбит/с передача с управляемой дисперсией по станд. одномодовому волокну длиной 320 км с целью оценки характеристик нового формата модуляции. Результаты эксперимента подтвердили, что новый формат с короткими импульсами более устойчив к дисперсии и нелинейностям по сравнению со станд. форматом с возвратом к нулю и с подавленной несущей. Приведена схема, генерирующая новый формат модуляции.

Приведен краткий обзор докладов, заслушанных во время работы ежегодного семинара, проводимого фирмой Agilent Tecnologies (ФРГ). Отмечалось отсутствие физ. границы ширины полосы при существовании экономической границы. Это означает, что стоимость разработок и реализации сверширокополосных систем будет возрастать лавинно, что сделает эти системы неконкурентоспособными. Рассматривалась проблема сопряжения волоконно-оптических систем связи с системой Internet.

Рассмотрены модели генерации фемтосекундного излучения в твердотельных лазерах с пассивной синхронизацией мод. Развит подход, в котором ультракороткие лазерные импульсы ассоциируются с диссипативными солитонами обобщенного комплексного уравнения Гинзбурга-Ландау. В ряде предельных случаев аналитически определены структура солитонов, области параметров их существования, сформулированы критерии устойчивости солитонов. Исследованы сценарии циклической спектральной и временной динамики диссипативных солитонов, связанной с неустойчивостью фонового поля. Библ. 26.