Использование многомодового волокна для повышения скорости передачи информации
Автор: Тимофеев А.Л., Султанов А.Х., Мешков И.К., Гизатулин А.Р., Багманов В.Х.
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 5 т.48, 2024 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены возможности использования пространственного разделения каналов в многомодовом волокне. При передаче информации в многомодовом режиме возникает большое число ошибок, обусловленных модовой дисперсией, межмодовой интерференцией и другими источниками. Показано, что передача по волокну вместо изображения, соответствующего исходному цифровому массиву, его голограммы, позволяет использовать специфическое свойство голографии – делимости голограммы и обеспечить восстановление исходного изображения по сильно искаженной голограмме или ее фрагменту. Виртуальным оптическим объектом, для которого строится голограмма, является точечный источник на черном фоне, а информация закладывается в координаты источника излучения. Результатом кодирования является простейшая голограмма – зонная пластинка Френеля, координаты центра которой несут кодируемую информацию. В приемнике целью декодирования является не восстановление яркости каждой точки переданной голограммы, а вычисление координат центра зон Френеля. Именно это обусловливает высокую устойчивость данного метода ко всем видам искажений. Приведено описание моделирования, результаты которого показывают, что при переходе от одномодового режима использования оптоволокна как цифрового канала связи к режиму многомодовой передачи изображений с числом мод N = 4096 возможно повышение скорости передачи в 128 раз при модовой дисперсии, искажающей до 20 % принимаемого изображения.
Многомодовая передача, модовая дисперсия, голографическое кодирование
Короткий адрес: https://sciup.org/140310365
IDR: 140310365 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1445
Using a multimode fiber to improve data transfer rates
The possibilities of using spatial separation of channels in a multimode fiber are considered. When information is transmitted through a multimode fiber, a large number of errors arise due to mode dispersion, mode-to-mode interference and other sources. It is shown that if the fiber data transmission utilizes not an image corresponding to the original digital array but an image hologram, it is possible to use a specific property of holography – the divisibility of a hologram, thus ensuring the restoration of the original image from a highly distorted hologram or its fragment. The virtual optical object for which a hologram is constructed is a point source on a black background, and information is included in the coordinates of the radiation source. The result of encoding is the simplest hologram – a Fresnel zone plate, with the coordinates of the plate center carrying the encoded information. At the receiver, the purpose of decoding is not to restore the brightness of each point of the transmitted hologram, but to calculate the coordinates of the center of the Fresnel zones. This is what makes this method highly resistant to all types of distortion. A description of the numerical simulation is given, the results of which show that when moving from using a single-mode optical fiber for digital data communication to a multimode fiber for image transmission with the number of modes N=4096, a 128-fold increase in the transmission speed can be achieved, with mode dispersion distorting up to 20% of the received image.
