Формирование солитонов

Если бы можно было оградить себя от влияния дисперсии в ВОЛС и рабо­тать в окне прозрачности минимального затухания 1550 нм со скоростью 10 Гбит/с, то можно было бы увеличить расстояние между ретрансляторами до 1000 км. Влияние дисперсии на переданный импульс состоит в его уширении по мере того, как он распространяется по волокну. Солитон - это импульс, который не изменяет своей формы по мере того, как он распространяется по волокну. Он не уширяется под влиянием дисперсии и нелинейностей волокна.

Солитон формируется в результате установления баланса между нелинейностью и дисперсией. Нелинейности волокна противодействуют накапливанию дисперсии при распространении импульса по волокну.

Оптический солитон является результатом баланса между дисперсией групповых скоростей - ДГС (GVD) и фазовой самомодуляцией — ФСМ (SPM) (под групповой скоростью понимают скорость огибающей группы волн, имеющих близкие частоты; она может быть больше или меньше фазовой скорости волн). Рассматриваемые по отдельности, каждое из этих явлений ограничи­вает характеристики ВОСП. ДГС уширяет оптический импульс при его рас­пространении по волокну, когда импульс первоначально частотно-модули­рован нужным образом.

Солитоны должны поддерживать определенную обособленность один от другого при передаче информационного потока. Это предохраняет солитоны от взаимодействия.

Ограничения длины волокна или скорость передачи солитонной линии связи:

- Уширение солитонного импульса за счет потерь. Солитонный импульс должен поддерживать достаточно большую амплитуду. Если этого не происходит, солитонный импульс уширяется. Уменьшенная пиковая мощность ослабляет нелинейные эффекты, необходимые для противо­действия влиянию ДГС. Использование волоконно-оптических усили­телей (например, тиап EDFA) может вернуть солитону необходимый уровень пиковой мощности.

- Шум усилителя. Усилители, необходимые для восстановления энергии солитона, добавляют шум, источником которого является усиленное спон­танное излучение (ASE).

- Дрожание фазы (джиттер) за счет линейных оптических усилителей. Джиггер является тем механизмом, который вносит отклонение пози­ции солитона от исходно предписанной позиции - в центре битового интервала. В идеальном случае все солитоны прибывают к приемнику на удаленном конце в центре предписанного им битового интервала. Отклонения от этого идеального положения могут вызвать взаимодей­ствие солитонов.

Фор­мирование фундаментального солитона может быть полезным, однако, со­литоны другого порядка приводят к существенному ухудшению передавае­мого сигнала. Следовательно, формирование солитонов более высокого порядка устанавливает предел максимальной мощности, которая может быть введена в волокно.