بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله انتشار پالس در یک موجبر توري غیر خطی را شبیه سازي کرده و به تحلیل پاسخ فرکانسی آن پرداخته ایم . نتایج نشان می دهد که تاثیر اثرات غیر خطی بر روي طیف انعکاسی و عبوري توري ، توري را به کلید خود کنترل کننده تمام نوري تبدیل می کند که می تواند به عنوان یکی از عناصر نوري فوق سریع در مدارهاي مجتمع نوري مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
توریهاي تار یا موجبرهاي نوري ساختارهاي متناوب یک بعدي هستند که در هسته تارها و موجبرهاي حساس به نور ایجاد می شوند.در این فیبرها اختلال متناوب یا نامتناوب در ضریب جذب موثر و یا ضریب شکست موثر ایجاد می شود]۴-١.[ حساسیت به نور در فیبرهاي اپتیکی تغییر در ضریب شکست قسمت هایی از هسته فیبر است که در معرض تابش نوري با شدت و طول موج خاص بسته به جنس ماده هسته قرار گیرد.
سالیتونها براگ
موازي با مطالعات در ویژگی توریهاي خطی مطالعه بر روي توریهاي غیر خطی براگ نیز انجام شده است که در عمل براي حالت خیر خطی ضریب شکست به شدت وابسته است. پالسهایی که در محیط غیر خطی پاشنده بدون تغییر شکل منتشر می شوند سالیتونهاي اپتیکی هستند . این سالیتونها از تعادل پاشندگی زیاد توري - که مربوط به تغییرات متناوب در ضریب شکست ماده است - و مدولاسیون خود فازي بواسطه اثر کر غیر خطی در فیبر تشکیل می شوند پاشندگی توري باعث می شود که سالیتون در سرعتهاي کمتر از سرعت نور در فیبر بدون توري منتشر شود.سالیتونی که در این ساختارها وجود دارد سالیتون گپ نامیده می شود.
سالیتونها در فرکانسهاي نزدیک باند گپ فتونیک توري ایجاد می شوند. پاشندگی زیاد توري طول برهم کنش را براي تشکیل سالیتون کاهش می دهد. انتشار سالیتونهاي اپتیکی در فیبرهاي اپتیکی یکنواخت بعلت تعادل بین اثرات پاشندگی غیر عادي سرعت گروه - GVD - و مدولاسیون خود فازي - - SPM بطور همزمان ایجاد میشوند و هر دو سعی در تغییر شکل پالس نور دارند و تحت شرایط خاصی این دو پدیده بطور کامل همدیگر را خنثی می کنند و باعث انتشار نوع خاصی پالس نوري بنام سالیتون می شوند چنین پالسهایی می توانند در مسافتهاي طولانی بدو ن آنکه شکل آنها تغییر کند منتشر شوند.
محاسبات و نتایج
در حالت کلی جوابهاي سالیتونی خاصی را با تقریب تحلیلی براي معادلات 3 و 4 بدست می آورند اما اثرات انتشار پالس فقط با روش هاي عددي قابل حل است . این معادلات داراي شرایط مرزي خاصی هستند به این معنا که پالس پیشرو در ابتدا مشخص است ولی پالس پسرو در انتها مشخص و برابر صفر است ما در اینجا با مطالعه روشهاي عددي به این نتیجه رسیدیم که با تلفیقی از روش فوریه گام جدا - - Split- Step Fourier که در یک جهت از حل پیشرو ودریک جهت پسرو ویک فرایند تکرار با اعمال شرایط همگرایی خاصی باید استفاده کنیم. البته در برخی موارد فرایند تکرار به واگرایی منجر می شد که با تغییر ویا تلفیق ایده هاي گرفته شده از دو روش تکرار ژاکوبی وگاوس-سایدل به همگرایی می رسیدیم. و نهایتا با این روشها به بررسی انتشار پالس در فضاي زمان و فرکانس پرداختیم .
در این شبیه سازي پالس شکل -2 انتشار پالس در طول موجبر طوري را براي الف- میدان پیشرو و ب- میدان پسرو را در فضاي فرکانس نشان می دهد در اینجا در محاسبات دامنه پالس ورودي A را برابر5 در نظر گرفته ایم در نتیجه اثرات غیر خطی مقداري بر انتشار پالس اثر گذاشته است و طیف فرکانسی را پهن کرده است . شکل -1 انتشار پالس در طول موجبر طوري را براي الف- میدان پیشرو و ب- میدان پسرو را در فضاي فرکانس نشان می دهد در اینجا در محاسبات دامنه پالس ورودي A را برابر 1 در نظر گرفته ایم در نتیجه اثرات غیر خطی اثري بر انتشار پالس نگذاشته است .
