Волноводы. Световоды. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика
Автомодуляция ТМ-мод в оптических волноводах
Статья научная
Показана возможность нелинейной автомодуляции компонент поляризации и сдвигов фаз между ними для волн, распространяющихся в ТМ-модах оптического волновода. Глубины модуляции и фазовые сдвиги отдельных компонент различны. Эффект усиливается при приближении к критической частоте волновода.
Бесплатно
Динамика несолитонных импульсов в нелинейном информационном канале
Статья научная
Найдены колебательные и монотонные режимы эволюции максимума интенсивности и полуширины огибающих несолитонных сигналов при нелинейных режимах распространения импульсов в одномодовом световоде.
Бесплатно
Квазидинамическое моделирование нелинейной эволюции коротких импульсов
Статья научная
Предложена теория квазидинамического разложения уравнений электродинамики в изотропных, поглощающих, неоднородных, нелинейных средах. Построенная схема конкретизирована для многомодовой структуры полей с учетом влияния продольной составляющей. При этом возможно получение исчерпывающего описания эволюции модовых амплитуд сигналов для произвольной поляризации мод и произвольной структуры нелинейности. Рассмотрена недопустимость традиционного положения о фиксации поперечных модовых распределений импульсов. Результаты конкретизированы для характерных безынерционных моделей кубической нелинейности (учет инерции нелинейности в рамках изложенного метода также не вызывает затруднений), при этом рассмотрены: одночастотная одномодовая ситуация, в которой для моды произвольной поляризации анализируется структура нелинейного и нерегулярного отклика (показаны отличия от традиционных результатов, рассмотрено влияние дисперсии нелинейности с учетом дисперсии модовых векторов, указаны способы упрощения структуры эволюционного уравнения); одночастотная двухмодовая ситуация (описание также проведено для мод произвольной поляризации), двухчастотный случай позволяет, например, описать процессы нестационарного ВКР произвольных мод.
Бесплатно
Нелинейное усиление оптических сигналов в периодически неоднородном двухмодовом световоде
Статья научная
Рассматривается возможность создания нелинейного оптического усилителя на основе перекачки энергии между модами в одной сердцевине световода. Анализируется система уравнений, описывающая нелинейное взаимодействие в периодически неоднородном световоде при условии фазовой синхронизации. Приводится аналитическое решение этой системы, доведенное до квадратур. Демонстрируются численные результаты поиска параметров, оптимизирующих усиление сигнальной моды. Отмечается возможность осуществления амплитудной модуляции выходного сигнала. Проводятся оценки реальных параметров усилителя для кварцевого световода.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен один из путей расширения функциональных возможностей многомодовых волоконно-оптических систем передачи информации, базирующийся на естественных особенностях распространения электромагнитных волн в многомодовых световодах: дискретно-модовом характере распространения и модовой дисперсии. Предложено исходный сигнал преобразовывать в распределение состава возбуждаемых в световоде мод и сигнал, передаваемый каждой модой, рассматривать как дискретный марковский процесс на два состояния. Оценена максимальная дальность передачи в условиях активизации межмодовой связи за счет изгибов оси волокна, определены условия, допускающие корректное решение задачи определения максимальной дальности. Показаны преимущества временного анализа сигнала, передаваемого в виде импульсов одинаковой длительности и амплитуды, возбуждающих различное число мод.
Бесплатно
Статья научная
Излагаются результаты разработки и исследования модели световода как детерминированного модово-частотного фильтра. Вводится понятие обобщенного импульсного отклика световода как реакции на возбуждение дельта-функцией всех собственных мод световода. В качестве основной характеристики световода предлагается использовать модово-частотную передаточную матрицу комплексных амплитуд мод на выходе световода. Показывается эффективность применения этой матрицы для описания преобразования распределений амплитуды и интенсивности световых полей, передаваемых световодами. В частности, получены аналитические выражения, описывающие импульсный отклик по интенсивности световода, возбуждаемого пространственно-модулируемым когерентным и некогерентным источником и возбуждаемого некогерентным источником, модулируемым во времени по амплитуде.
Бесплатно
Оптимальная длительность импульсов в нелинейном волоконно-оптическом канале
Статья научная
Получена зависимость достижимой скорости передачи от длины линии и параметров сигналов на основе численного решения нелинейного уравнения Шредингера, описывающего эволюцию комплексной огибающей мощности короткого импульса в световоде. В зависимости от параметров задачи (коэффициента нелинейности, дальности передачи, формы и мощности импульсов) получены значения оптимальной длительности импульсов, обеспечивающей наивысшую скорость передачи информации. Приведено сравнение импульсов солитоноподобной и гауссовской форм при использовании в нелинейных волоконно-оптических каналах передачи данных.
Бесплатно
Статья научная
С помощью синтезированных голограмм селективно возбуждены низшие аксиально-симметричные моды многомодового градиентного волокна и получены зависимости коэффициентов их возбуждения от радиального смещения возбуждающих пучков.
Бесплатно
Различимость импульсов частично когерентного излучения в нелинейном оптическом канале
Статья научная
Рассмотрен волоконно-оптический канал, передача по которому осуществляется в нелинейных режимах, близких к солитонному, и обеспечивающих компенсацию дисперсионного расширения импульсных сигналов за счет самомодуляции. Задача различения импульсов частично когерентного излучения, распространяющихся от флуктуирующего лазерного источника, поставлена как задача проверки статистических гипотез о параметрах случайного сигнала на выходе канала применительно к его модели в форме нелинейного уравнения Шредингера. Синтезирован оптимальный по критерию минимума средней вероятности ошибки алгоритм различения и рассмотрены некоторые просто реализуемые приближения к нему. На основе аналитического расчета и моделирования на ЭВМ получены оценки вероятностей ошибок различения в зависимости от дальности и скорости передачи для различных значений параметров излучения, сигналов и световода, которые могут быть использованы при разработке солитонных систем оптической связи.
Бесплатно
Секвентные сигналы в зондировании поглощающих сред
Статья научная
Рассмотрена возможность диагностики поглощающей среды по отклику секвентного импульса. Дан анализ нетрадиционной особенности фазового профиля Фурье-гармоник отраженного сигнала. Получены простые аналитические выражения, характеризующие деформацию профиля отраженного сигнала для случая, когда длительность импульса велика по сравнению с характерными временами релаксации среды. Приведены численные данные описания деформации профиля при произвольной длительности секвентного импульса. Полученные результаты могут применяться в инженерных задачах диагностики состояния плазмоподобных сред.
Бесплатно
Трехмодовое взаимодействие и нелинейное усиление оптических сигналов в световодах
Статья научная
Исследуется нелинейное взаимодействие трех световодных мод в условиях фазового синхронизма. Построена соответствующая система нелинейных эволюционных уравнений. Вычислены необходимые интегралы перекрытия для осесим-метричных Лагерровых мод параболического профиля показателя преломления. Для ступенчатого профиля найдены параметры световода, обеспечивающие выполнение трехмодового фазового синхронизма в одночастотном случае. Получено аналитическое решение нелинейных трехмодовых уравнений. На его основе определено условие, при котором усиление не зависит от входных фаз сигнала и накачки, что крайне важно для реализации в элементах оптического компьютера. Методами численного интегрирования найдены оптимальные параметры для построения трехмодового оптического усилителя.
Бесплатно
Уравнение нелинейной динамики световых импульсов в многомодовых световодах
Статья научная
Приводится вывод эволюционных уравнений, описывающих нелинейное распространение и взаимодействие световых импульсов в многомодовых световодах, не использующий приближение слабонаправляющих световодов. Учитываются поляризационные свойства мод, моды излучения и возможные нерегулярности структуры световодов. Получен полный набор нелинейных членов, связанных с нелинейной проницаемостью третьего порядка, что позволило провести классификацию нелинейных эффектов в световодах по виду нелинейных членов. Показывается сохранение суммарной энергии мод и выполнение соотношений Мэнли-Роу. Оцениваются полученные результаты.
Бесплатно
Фазовые эффекты в диагностике ионосферных плазменных волноводов
Статья научная
Рассматривается специфика фазовых эффектов в волноводных плазменных системах. Показываются возможности плазменной диагностики в таких системах, отличающихся от неограниченных плазменных объемов модовой структурой волнового поля. Отмечаются перспективы применения эффектов межмодовой дисперсии для определения интегральных характеристик плазменных неоднородностей.
Бесплатно
Статья научная
На основе исследования квантово-механической аналогии процесса рассогласования параметров двух согласуемых градиентов световодов определяются коэффициенты возбуждения мод низших порядков в приемном световоде, возбуждаемом фундаментальной модой передающего световода. Показывается, что уровень возбуждения мод имеет явно выраженную немонотонную зависимость от смещения согласующего оптического элемента - чувствительного элемента волоконно-оптического датчика, что позволяет формировать датчик позиционирования (размещения чувствительного элемента в заданной точке пространства). Изменение детектируемой моды заменой соответствующего модового фильтра и регулирование веса принимаемых мод при их суммировании на фотоприемнике позволяет peaлизовывать датчик позиционирования на заданное регулируемое расстояние, что является насущным для ряда задач автоматизации технологических процессов.
Бесплатно
Эволюция случайных световых импульсов в оптических волокнах
Статья научная
Получено линейное уравнение в частных производных, которому удовлетворяет характеристический функционал случайного импульса, распространяющегося в одномодовом оптическом волокне, описываемом нелинейным уравнением шредингеровского типа. Рассмотрено решение уравнения в виде ряда, аналогичного ряду Грама-Шарлье для функций распределения случайных величин. Показано, что с точностью до членов пятого порядка случайный импульс с гауссовским распределением амплитуды на входе в волоконных световодах сохраняет гауссовскую статистику на выходе из световода.
Бесплатно
