zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Báo cáo khoa học

Báo cáo nghiên cứu khoa học: " Khảo sát tương tác của soliton trong sợi quang"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Báo xấu

98
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'báo cáo nghiên cứu khoa học: " khảo sát tương tác của soliton trong sợi quang"', luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: " Khảo sát tương tác của soliton trong sợi quang"

§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 KH¶O S¸T T¦¥NG T¸C CñA SOLITON TRONG SîI QUANG §inh Xu©n Khoa (a), Cao Xu©n Phó (b) Tãm t¾t. Trong bµi nµy, sö dông phÇn mÒm Matblab, chóng t«i kh¶o s¸t t−¬ng t¸c cña hai soliton trong sîi quang. C¸c kÕt qu¶ thu ®−îc ®· chØ ra r»ng t−¬ng t¸c cña c¸c soliton phô thuéc m¹nh vµo ®Æc tÝnh cña xung vµo, ®é ph©n t¸ch ban ®Çu vµ chÊt l−îng sîi quang trong hÖ thèng th«ng tin quang. I. §ÆT VÊN §Ò Trong c¸c hÖ thèng th«ng tin quang, ng−êi ta rÊt muèn c¸c xung cµng gÇn nhau cµng tèt ®Ó t¨ng tèc ®é bit. Nh−ng khi gÇn nhau th× c¸c xung trong c¸c r·nh bit l©n cËn sÏ ¶nh h−ëng lÉn nhau, trong c¸c hÖ thèng th«ng tin soliton ta gäi hiÖn t−îng nµy lµ t−¬ng t¸c soliton. Sù t−¬ng t¸c nµy sÏ lµm gi¶m kh¶ n¨ng truyÒn dÉn th«ng tin. Trong giíi h¹n bµi b¸o nµy chóng t«i kh¶o s¸t sù t−¬ng t¸c cña hai soliton trong sîi quang theo ®é ph©n t¸ch gi÷a hai soliton l©n cËn trong chuçi bit th«ng tin tõ ®ã t×m ra ph−¬ng ph¸p lµm gi¶m ¶nh h−ëng cña sù t−¬ng t¸c cña c¸c xung. II. LÝ THUYÕT T¦¥NG T¸C CñA HAI SOLITON Mét xung quang víi tr−êng bao u(z,t) lan truyÒn trong sîi quang, khi bá qua mÊt m¸t g©y bëi c¸c hiÖu øng t¸n s¾c vµ phi tuyÕn bËc cao cã thÓ ®−îc m« t¶ b»ng ph−¬ng tr×nh Schrodinger phi tuyÕn ∂u 1 ∂ 2 u 2 (1) + + u u=0 i 2 ∂ξ 2 ∂τ Víi ®iÒu kiÖn soliton vµo cã d¹ng: u (0,τ ) = sec h(τ − τ 0 ) + exp(iθ ) A sec h{A(τ + τ 0 )} (2) trong ®ã: τ : lµ thêi gian chuÈn ho¸. τ 0 : ®é ph©n t¸ch ban ®Çu, tøc lµ mét xung cã biªn ®é vµ bÒ réng b»ng ®¬n vÞ, mét xung cã bÒ réng vµ biªn ®é b»ng A; θ lµ ®é lÖch pha ban ®Çu. Tõ ®ã, b»ng ph−¬ng ph¸p t¸n x¹ ng−îc, P. L. Chu vµ C. Desem tÝnh to¸n vµ thu ®−îc nghiÖm cho tr−êng hîp t−¬ng t¸c gi÷a hai soliton lan truyÒn trong sîi quang: α 1 cosh (a1 + iθ1 )e iφ + α 2 cosh (a 2 + iθ 2 )e iφ 2 1 u ( z ,τ ) = (3) , α 3 cosh (a1 ) cosh (a 2 ) − α 4 [cosh (a1 + a 2 ) − cosh (ψ )] - NhËn bµi ngµy 27/9/2006. Söa ch÷a xong 18/12/2006. - Bµi b¸o ®−îc hoµn thµnh víi sù tµi trî cña ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu khoa häc c¬ b¶n cÊp nhµ n−íc m· sè 4-054-06 53
KH¶O S¸T T¦¥NG T¸C CñA ..., tr. 53-60 §inh Xu©n Khoa, Cao Xu©n Phó trong ®ã pha cña chóng lµ  ( η12,2 − ξ 12,2 )z  φ 1,2 =  − τξ 1,2  + ( φ 0 )1,2 2   vµ c¸c gi¸ trÞ trung gian kh¸c a1, 2 = η1, 2 (τ + zξ1, 2 ) + (a 0 )1, 2  1 2∆ξ     2η α 1, 2 e iθ = ±  −i ± 2 1, 2 2 2 2 η1, 2 ∆ξ + η  ∆ξ + η     1 2 α3 = ; α4 = ; η + ∆ξ 2 2 η1η 2 ∆ξ = ξ 2 − ξ1 ; η = η1 + η 2 ξ1, 2 η1, 2 ψ = φ 2 − φ1 + (θ 2 − θ1 ) = φ 2 − φ1 + θ , ξ1, 2 = +i 2 2 φ1, 2 , (φ0 )1, 2 : lµ pha t−¬ng øng cña hai soliton trong sîi quang. θ1 , θ 2 : lµ pha ban ®Çu. a1,2, (a0)1,2: lµ vÞ trÝ t−¬ng øng cña hai soliton trong sîi quang. ξ1, 2 , η1, 2 : lµ trÞ riªng t−¬ng øng víi vËn tèc vµ biªn ®é cña c¸c soliton. ξ1, 2 = ξ1, 2 / 2 + iη1, 2 / 2 : lµ trÞ riªng phøc sö dông trong khi gi¶i ph−¬ng tr×nh. α 1 , α 2 , α 3 , α 4 , ψ , ∆ξ , η : lµ c¸c biÕn trung gian. Sau ®©y chóng t«i kh¶o s¸t cô thÓ cho c¸c tr−êng hîp t−¬ng t¸c víi hai soliton cã ®iÒu kiÖn ban ®Çu kh¸c nhau khi ®i vµo sîi quang. 2.1. Kh¶o s¸t t−¬ng t¸c hai soliton cïng biªn ®é vµ cïng pha ban ®Çu Tr−êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt, chóng ta kh¶o s¸t víi hai soliton cã ®é lÖch pha ban ®Çu lµ b»ng kh«ng u (0,τ ) = sec h(τ − τ 0 ) + sec h(τ + τ 0 ) . (4) ThÕ (4) vµo ph−¬ng tr×nh (3), råi ®¬n gi¶n biÓu thøc, ta thu ®−îc kÕt qu¶ sau: { }, iη12 z 2 iη 2 z u (z ,τ ) = Q η 1 sec h (η 1 (τ + τ 0 ))e + η 2 sec h (η 2 (τ − τ 0 ))e 2 2 (5) trong ®ã: 54
§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 η 2 − η12 2 Q= η12 + η 2 − η1η 2 [tanh a1 tanh a 2 − sec ha1 sec ha 2 cosψ ] 2 (η ) 2 − η12 z a1, 2 = η1, 2 (τ ± τ 0 ), ψ = 2 , 2 2τ 0 ± sec h(τ 0 ) η1, 2 = 1 + sinh 2τ 0 B©y giê chóng ta kh¶o s¸t víi hÖ thèng th«ng tin soliton cã c¸c tham sè nh− b¶ng d−íi ®©y: §é réng xung T0=3ps HÖ sè t¸n s¾c β 2 = −0,5 ps2/km ChiÒu dµi t¸n s¾c LD=50km B¶ng 1. Gi¸ trÞ cña c¸c hÖ sè ®−îc chän ®Ó kh¶o s¸t. Trong b¶ng LD=50 km cã nghÜa lµ cø mét gi¸ trÞ cña z lµ øng víi kho¶ng c¸ch 50 km. B©y giê, ta kh¶o s¸t mét vµi gi¸ trÞ cña τ 0 =1,5; 2,5; 3,5; 4,5; 5,5; ,5, khi ®ã theo c«ng thøc (2) ta cã tèc ®é bit t−¬ng øng tõ: 67 Gb/s->15,4 Gb/s. Thay c¸c gi¸ trÞ nµy vµo (5) vµ tÝnh theo c−êng ®é soliton I = u ( z ,τ ) ta cã d¹ng 2 cña 2 soliton l©n cËn biÕn ®æi theo kho¶ng c¸ch víi c¸c gi¸ trÞ τ 0 ë trªn t−¬ng øng nh− sau H×nh 2: T−¬ng t¸c cña hai soliton cã H×nh 1: T−¬ng t¸c cña hai soliton ®é ph©n t¸ch ban ®Çu τ 0 = 2,5 cã ®é ph©n t¸ch ban ®Çu τ 0 = 1,5 55
KH¶O S¸T T¦¥NG T¸C CñA ..., tr. 53-60 §inh Xu©n Khoa, Cao Xu©n Phó H×nh 3: T−¬ng t¸c cña hai soliton cã ®é ph©n H×nh 4: T−¬ng t¸c cña hai soliton t¸ch ban ®Çu τ 0 = 3,5 cã ®é ph©n t¸ch ban ®Çu τ 0 = 4,5 H×nh 6: T−¬ng t¸c cña hai soliton H×nh 5: T−¬ng t¸c cña hai soliton cã ®é ph©n t¸ch ban ®Çu τ 0 = 6,5 cã ®é ph©n t¸ch ban ®Çu τ 0 = 5,5 Trªn ®©y lµ d¹ng 2 xung soliton biÕn ®æi trong sîi quang víi ®iÒu kiÖn ban ®Çu cña soliton ®i vµo sîi quang lµ cïng biªn ®é, pha t−¬ng ®èi b»ng kh«ng, víi c¸c ®é ph©n t¸ch kh¸c nhau (vÞ trÝ ban ®Çu cña hai soliton trong sîi quang). Ta nhËn thÊy lµ hai soliton theo kho¶ng c¸ch truyÒn chóng "bÞ hót" l¹i gÇn nhau, ®Õn mét kho¶ng c¸ch nµo ®ã chóng bÞ nhËp vµo nhau råi chóng l¹i t¸ch ra xa vµ sau ®ã gi÷ nguyªn h×nh d¹ng ban ®Çu. HiÖn t−îng nµy diÔn ra mét c¸ch tuÇn hoµn. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, trong qu¸ tr×nh lan truyÒn khi mµ kho¶ng c¸ch hai xung gÇn nhau cì 0.5 τ 0 , ta coi hai soliton ®· bÞ sôp ®æ do t−¬ng t¸c. Cã thÓ tÝnh kho¶ng c¸ch truyÒn Z(km) øng víi tõng chu kú sôp ®æ 56
§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 π sinh (2 τ 0 ) cosh (τ 0 ) zp = . 2 τ 0 + sinh (2 τ 0 ) T−¬ng øng víi ®é ph©n t¸ch ban ®Çu kh¸c nhau cña hÖ thèng truyÒn tin hai soliton trong b¶ng sau 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 τ0 B (Gb/s) 67 40 28,6 22,2 18,2 15,4 zM 2,1 9,2 35 77 210 345 Z 105km 460km 1750km 3850km 10500km 17250km B¶ng 2: C¸c gi¸ trÞ t−¬ng øng víi ®é ph©n t¸ch ban ®Çu τ 0 kh¸c nhau Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn, ta dÔ dµng cã ®−êng cong néi suy kho¶ng c¸ch truyÒn cùc ®¹i cña c¸c hÖ thèng soliton theo ®é ph©n t¸ch ban ®Çu. Hình 7: c trưng kho ng cách Hình.8: ư ng cong mô t s ph thu c c a truy n c c i theo t c bit kho ng cách "s p " soliton vào phân tách ban u. 2.2. Kh¶o s¸t sù t−¬ng t¸c hai soliton kh¸c biªn ®é vµ cïng pha ban ®Çu Chóng ta kh¶o s¸t t−¬ng t¸c hai soliton cã biªn ®é ban ®Çu vµo sîi quang kh¸c nhau vµ cã ®é lÖch pha ban ®Çu b»ng kh«ng, cã d¹ng nh− sau: u (0,τ ) = sec h(τ − τ 0 ) + A sec h{A(τ + τ 0 )}. (6) NghiÖm thu ®−îc cho tr−êng hîp nµy lµ   iη 2 z    iη 2 z  u ( z ,τ ) = Q η1 sec h(η1 (τ + τ 0 )) exp 1  + η 2 sec h(η 2 (τ − τ 0 )) exp 2 2  , (7) 2      ë ®©y 57
KH¶O S¸T T¦¥NG T¸C CñA ..., tr. 53-60 §inh Xu©n Khoa, Cao Xu©n Phó η 22 − η12 Q= ; η12 + η 22 − 2η1η 2 [tanh a1 tanh a 2 − sec ha1 sec ha 2 cosψ ] (η ) 2 − η12 z a1, 2 = η1, 2 (τ ± τ 0 ) ; 2 ψ= ; 2 1  A −1  2τ 0 A 2 A +1 +  A 2 − 1 sec h(τ 0 A) ±  1 sec h(τ 0 A).   η1, 2 = + sinh  2τ 0 A 2    2  1 2     D¹ng cña hai soliton l©n cËn biÕn ®æi theo kho¶ng c¸ch víi c¸c gi¸ trÞ A, τ 0 t−¬ng øng nh− sau H×nh 10: T−¬ng t¸c cña hai soliton H×nh 9: T−¬ng t¸c cña hai soliton cã cã biªn ®é ban ®Çu kh¸c nhau τ 0 = 3.5 , biªn ®é ban ®Çu kh¸c nhau τ 0 = 2.8 , A=1.05. A=1.05. H×nh 11: T−¬ng t¸c cña hai soliton cã H×nh 12: T−¬ng t¸c cña hai soliton cã biªn biªn ®é ban ®Çu kh¸c nhau ®é ban ®Çu kh¸c nhau τ 0 = 2.7 ,A=1.2. τ 0 = 3.3 ,A=1.1. 58
§¹i häc Vinh T¹p chÝ khoa häc, tËp XXXVI, sè 1A-2007 Tõ c¸c h×nh vÏ trªn chóng ta thÊy r»ng, víi hai xung cã biªn ®é ban ®Çu kh¸c nhau sÏ dÉn ®Õn sù gi¶m t−¬ng t¸c gi÷a chóng so víi tr−êng hîp hai xung cã cïng biªn ®é ban ®Çu. Cßn víi kho¶ng ph©n t¸ch ban ®Çu nh− nhau, th× khi hai xung cã biªn ®é t−¬ng ®èi cµng lín sù t−¬ng t¸c gi÷a chóng cµng nhá. Cßn víi cïng kho¶ng ph©n t¸ch ban ®Çu nh− nhau th× khi hai xung cã biªn ®é t−¬ng ®èi cµng nhá, sù t−¬ng t¸c gi÷a chóng cµng lín. Víi hai xung cã biªn ®é kh¸c nhau, xung cã biªn ®é lín sÏ thay ®æi vËn tèc pha nhanh h¬n, sù kh¸c pha gi÷a hai xung sÏ thay ®æi cã chu kú theo kho¶ng c¸ch. V× thÕ lùc t−¬ng t¸c gi÷ chóng còng thay ®æi tõ chu kú hót sang chu kú ®Èy. Hai xung cã thÓ duy tr× vÞ trÝ t−¬ng ®èi gi÷a chóng nh−ng b¶n th©n chóng sÏ xuÊt hiÖn nh÷ng dao ®éng nhá phÇn d¹ng xung kh«ng ph¶i soliton nhá h¬n nhiÒu so víi khi hai xung cã cïng biªn ®é. III. KÕT LUËN CHUNG Qua biÓu diÔn sù t−¬ng t¸c cña hai soliton lan truyÒn trong sîi quang víi c¸c ®iÒu kiÖn ban ®Çu kh¸c nhau ta thÊy nh÷ng ¶nh h−ëng lÉn nhau cña sù t−¬ng t¸c xung phô thuéc ®¸ng kÓ vµo ®iÒu kiÖn ban ®Çu. Víi hai xung cã biªn ®é ban ®Çu kh¸c nhau sÏ dÉn ®Õn sù gi¶m t−¬ng t¸c gi÷a chóng so víi tr−êng hîp hai xung cã cïng biªn ®é ban ®Çu. Cßn víi kho¶ng ph©n t¸ch ban ®Çu nh− nhau, th× khi hai xung cã biªn ®é t−¬ng ®èi cµng lín sù t−¬ng t¸c gi÷a chóng cµng nhá. Cßn víi cïng kho¶ng ph©n t¸ch ban ®Çu nh− nhau th× khi hai xung cã biªn ®é t−¬ng ®èi cµng nhá, sù t−¬ng t¸c gi÷a chóng cµng lín. T I LIÖU THAM KH¶O [1] C. Desem and P. L. Chu, Reducing soliton interaction in single-mode optical fibers, IEE Proc.,Vol. 134, Pt J, 3, 1987, pp 145-151. [2] H. C. Hieu, T. D. Chien and Nguyen Manh Hung, Invesgatings about the ultra- short pulses in soliton form, the 3 rd National Optic & Spectroscopy Conference, 2002. [3] Hoµng ChÝ HiÕu, Mét sè kh¶o s¸t vÒ th«ng tin soliton, LuËn v¨n th¹c sÜ, §¹i häc Quèc gia Hµ Néi, 2004. [4] Dinh Xuan Khoa, Bui Dinh Thuan, Tran Manh Hung, Soliton study of Schrodinger equation by Hirota method, Communication in physics. 15, N02, 2005, pp 101-107. 59
KH¶O S¸T T¦¥NG T¸C CñA ..., tr. 53-60 §inh Xu©n Khoa, Cao Xu©n Phó Summary INVESTIGATING SOLITON INTERACTION IN OPTICAL FIBER In this paper, we used Matblab - software to inverstagate the interractions of two solitons in optical fiber. The obtained results showed that, the soliton interactions depend strongly on characteristics of input pulsers and effect the quality of optical fiber communication systems. (a) Khoa vËt lý, tr−êng ®¹i häc vinh (b) Cao häc 12 quang häc, tr−êng ®¹i häc vinh. 60

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học

207 tài liệu

1470 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.