CC BY
24
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛИТОННЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
1 2 Джаубаева Н.Д. , Ляхина В.В.
1Джаубаева Наталья Дмитриевна - студент; 2Ляхина Виктория Викторовна - студент, кафедра автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте, Российский университет транспорта, г. Москва
Аннотация: в статье анализируется передача информации по солитонным линиям связи. Сформулированы преимущества и недостатки солитонов.
Ключевые слова: солитон, солитонные линии связи, передача информации, канальная скорость.
PROSPECTS OF THE USE SOLITON LINES
12 Dzhaubaeva N.D.1, Lyakhina V.V.2
1Dzhaubaeva Natalya Dmitrievna - Student; 2Lyakhina Viktoria Viktorovna - Student, DEPARTMENT OF AUTOMATION, TELEMECHANICS AND COMMUNICATION IN RAILWAY TRANSPORT,
RUSSIAN UNIVERSITY OF TRANSPORT, MOSCOW
Abstract: the article analyzes the transmission of information over soliton communication lines. The advantages and disadvantages of solitons were formulated.
Keywords: soliton, soliton communication lines, information transfer, channel speed.
УДК 621.391.63
Одним из способов улучшения свойств оптического волокна является применение солитонных импульсов. Солитоном называется уединенная волна, сохраняющая свою форму и скорость при собственном движении и столкновении с себе подобными уединенными волнами.
В оптике солитонами были названы волны специальной формы, возбуждаемые лазерным источником света в световоде при совместном действии дисперсионных и нелинейных эффектов в области аномальной дисперсии. Величина дисперсии по длине волоконного световода периодически изменяется между отрицательным и положительным значениями, сначала импульс расширяется и сдвигается в одном направлении, затем сжимается и сдвигается в обратном направлении.
Конструирование солитонных линий связи. Схема солитонных линии связи представляет последовательную цепь из линейных сегментов световодов длиной L с усилителями, где в линию связи в обоих направлениях вводится излучение накачки от лазера.
К преимуществам солитонных линий связи относятся: увеличение расстояния, на которое передается информация; увеличение скорости передачи информации.
Для обеспечения большой скорости передачи потери в световоде необходимо компенсировать усилением солитонов. Усиление сопровождается шумом, приводящим к флуктуации времени прихода импульса на детектор, из-за чего что импульс не поступит в промежуток времени, где он должен был быть обнаружен.
Для практической реализации данной технологии необходимо исключить эффекты, способные наложить ограничения на конструкцию подобных систем. Наиболее важными из них являются: потери в световоде; наличие частотной модуляции в начальном импульсе; взаимодействие соседних импульсов.
Потери в световоде. При отсутствии усиления солитоновый импульс уширяется примерно на 50% из-за наличия потерь. Чтобы сохранить солитонные свойства импульса, необходимо поддерживать его пиковую мощность. Для этого необходимо периодически усиливать солитоны и восстанавливать их первоначальную форму и значение пиковой мощности.
Взаимодействие соседних импульсов. При увеличении скорости передачи информации расстояние между солитонами уменьшается так, что нельзя избежать их взаимодействия. Это приводит к коллапсу солитонов, следовательно, к ошибкам в передаваемой информации. Решением этой проблемы является условие, когда относительная фаза отлична от нуля; сила притяжения между солитонами становится силой отталкивания.
Наличие частотной модуляции в начальном импульсе. Частотная модуляция может нарушить точный баланс между дисперсионными и нелинейными эффектами, способствующими существованию солитона. Это может привести к расширению спектра импульса, а в дальнейшем - к ошибкам. Такое не произойдёт, если частотную модуляцию начального импульса свести к минимуму.
Благодаря солитонам возможно добиться скорости передачи информации более 100 Гбит/с. Это реализуемо при использовании усилителей, подавляющих шумы. Во избежание коллапса солитоновых импульсов необходимо учитывать значение относительной фазы, которая не должна равняться нулю. Важно снизить до минимума частотную модуляцию начального импульса. И хотя в ближайшем будущем солитоны не вытеснят традиционные каналы, соединяющие удаленные точки, но они смогут найти применение в высокоскоростных системах передачи данных на малые расстояния.
Работа выполнена под руководством доцента Казанского НА.
Список литературы /References 1. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. Москва: «Мир», 1996.
