بخشی از مقاله
چکیده – در این مقاله با حل عددي معادلهي شرودینگر غیرخطی، با استفاده از روش SSFM، انتشار سالیتونهاي مرتبهي سه در فیبر، با لحاظ کردن تلفات، شبیهسازي میشود. نتایج نشان میدهد، تلفات علاوه بر اینکه باعث پاشندگی پالس سالیتونی میشود، باعث تغییر شکل سالیتونهاي مراتب بالا و ایجاد مؤلفههاي جدید فرکانسی در آنها میشود. علاوه براین، با تغییر مناسب پاشندگی ، بازیابی سالیتون مرتبهي بالا را در فیبر مطالعه میکنیم. نتایج حاصل نشان میدهد، بازیابی سالیتون در فیبر در این شرایط به صورت نامتناوب و در مکانهاي خاصی رخ میدهد که به طول پاشندگی فیبر بستگی دارد.
مقدمه
سالیتونهاي زمانی در نتیجهي خنثی شدن پاشندگی در فیبر نوري توسط آثار غیرخطی حاصل میشوند و پالس سالیتونی بعد از طی مسافتی معین در فیبر دوباره شکل اولیهي خود را باز مییابد. به این ترتیب از ویژگی سالیتون زمانی براي مدیریت پاشندگی در ارتباطات نوري استفاده میشود. از دیگر کاربردهاي سالیتون زمانی استفاده از آن براي فشردهسازي پالس نوري است.
تا کنون فشردهسازي پالسهاي 17 ps حاصل از لیزري با طولموج 1/55 µm تا 27 مرتبه و پالسهاي 2 ps در طولموج 1/3 µm تا 22 مرتبه گزارش شده است[3] و .[4] علاوه بر کاربردهاي پیشگفته، از خواص سالیتونها براي تبدیل طولموج نیز استفاده شده است [5] و .[6] دراین کاربردها و در بیشتر شبیهسازيها از تلفات فیبر، به دلیل کوتاه بودن مسیر، صرف نظر شده است. لاکن انتشار سالیتون پایه درحضور تلفات به اختصار مطالعه شده است [1] تا .[6] در سیستمهاي انتقال دوربرد، به دلیل طولانی بودن فیبر، از اثر تضعیف نمیتوان چشم پوشید.
از این رو در این مقاله انتشار پالس سالیتونی از مرتبه سه با لحاظ کردن اثر تلفات در فیبر با روش عددي SSFM1 شبیهسازي شدهاست. علاوه براین، پس از اعمال مدیریت پاشندگی، شبیهسازي مجددا تکرار شده است. دراین مدیریت، با تغییر مناسب ضریب پاشندگی، پاشندگی در طول فیبر جبران شدهاست. دراین مقاله، براي اولین بار، شرط لازم براي بازیابی پالس سالیتونی مرتبه بالا با لحاظ کردن تلفات بعد از جبران پاشندگی تعیین شدهاست.
نتایج شبیهسازي
انتشار سالیتونها در فیبر بدون تلفات در مراجع [1] تا [6] بررسی شده است. حتی با قرار دادن تقویت کنندهها نیز شرایط بهصورت بدون تلفات باقی نمیماند و وقتی فاصله تقویت کنندهها زیاد باشد، دیگر نمیتوان از این آثار چشمپوشی کرد. با فرض تلفات 0/ 2dB در پنجرة 1/55 µm و انتخاب 10ps T0= و |β2|= 10 ps 2/km، طول پاشندگی برابر 10km میشود. بنابراین، در شبیهسازي Г =0/46 انتخاب میشود.
مؤلفهي فرکانسی نیز در فواصل فرکانسی - 43/100T0 - در اطراف فرکانس مرکزي دیده میشود. این مؤلفههاي جدید، به دلیل کاهش اثر مدولاسیون فاز خودي در اثر کاهش توان، دیگر قادر به تعدیل اثر پاشندگی نخواهد بود. در شکل - 1ج - حاصلصرب توان بهنجار شده پالس در exp - αz - درحوزه زمان را در طول فیبر نمایش میدهد. این عمل بهمنظور مشاهده دقیقتر دیگر آثار ناشی از تضعیف فیبر با حذف افت توان پالس انجام شدهاست. همانطور که دیده میشود شکل پالس مرتبهي سه در فاصلهي Z0 و بالاتر دیگر قابل بازیابی نخواهد بود. این امر به علت حرکت دو پالس در فرکانسهاي جدید با سرعتهاي گروه متفاوت است.
مکانهاي بازیابی بهطور غیرخطی و بهطور فزاینده برحسب طول پاشندگی افزایش مییابد. در حقیقت مکانهاي بازیابی تنها از راه محاسبه و یا نمودار شکل 3 تعیین میشود. شرط بازیابی پالس سالیتونی، مکانهاي بازیابی و دفعات آن بعد از مدیریت پاشندگی، به طول پاشندگی بستگی دارد. طول پاشندگی نیز همانطور که قبلا بیان شد با عرض پالس و ضریب پاشندگی در ابتداي فیبر رابطه دارد.
