nsu_gapatrin_202602.pdf

• Федорук Михаил Петрович, НГУ, ректор, д.ф.-м.н., академик РАН, руководитель.
• Чеховской Игорь Сергеевич, НГУ (старший научный сотрудник), к.ф.-м.н., консультант.
• Сидельников Олег Сергеевич, НГУ, ФИЦ ИВТ (старший научный сотрудник), к.ф.-м.н., консультант.
• Штырина Ольга Владимировна, НГУ, ФИЦ ИВТ (старший научный сотрудник), научный сотрудник, к.ф.-м.н., консультант.
• Патрин Георгий Андреевич, студент магистратуры ММФ НГУ, кафедра математического моделирования, м.н.с. ЛМУФ ММФ. Данная работа выполнялась в рамках выпускной квалификационной под научным руководством Чеховского Игоря Сергеевича

В данной работе исследуется динамика оптических импульсов в солитонных линиях связи большой протяжённости с целью разработки новых способов минимизации нелинейных искажений сигнала, вызванных влиянием оптических эффектов. Модель линии связи основана на диссипативном нелинейном уравнении Шрёдингера, модели шума спонтанной эмиссии и законе рамановского усиления, описывает динамику комплексной огибающей волнового пакета в пассивной и активной среде, учитывая насыщение усиления. Такая модель предложена впервые и, по сравнению с традиционной, является более полной в случае высоконелинейного режима передачи. Для решения уравнений нелинейной волоконной оптики использовались псевдоспектральные численные схемы первого и второго порядков на основе метода разделения по физическим процессам (Split-Step Fourier Method – SSFM).

В результате исследования был разработан новый подход к моделированию ВОЛС на основе методов расчёта кольцевых резонаторов. Данный подход позволяет приближенно аналитически описывать динамику высоконелинейных импульсов, диссипативных солитонов, в окрестности стационарного решения осреднённой модели волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Построено аналитическое приближение динамики энергии в активном волокне в режиме насыщенного усиления. Разработан квазианалитический метод компенсации нелинейных искажений. Путём прямого численного моделирования передачи оптического сигнала в зашумлённом канале показана перспективность разработанного подхода для линий связи большой протяжённости. Кроме того, данный метод не требует компенсации эффектов хроматической дисперсии в приемнике линии связи, что значительно снижает вычислительные затраты блока цифровой обработки сигнала.

Грант РНФ 20-11-20040 «Математическое моделирование и численные методы решения современных проблем нелинейной оптики и фотоники», руководитель Федорук Михаил Петрович, 2020-2026гг