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 Propagação controlada de solitões em fibras ópticas
Please use this identifier to cite or link to this item http://hdl.handle.net/10773/5001

title: Propagação controlada de solitões em fibras ópticas
authors: Latas, Sofia da Conceição Veladas
advisors: Ferreira, Mário Fernando dos Santos
keywords: Física
Fibras ópticas
Solitões - Propagação
Sistemas de comunicação por fibra óptica
issue date: 2005
publisher: Universidade de Aveiro
abstract: A necessidade de sistemas de comunicação com elevada capacidade de transmissão da informação, i.e., sistemas com elevadas taxas de débito binário e transmissão a longas distâncias, determinaram, no último quartel do século XX, o estudo da propagação de solitões em fibras ópticas, bem como das diversas técnicas que permitem o seu controlo. Neste trabalho fez-se um estudo da propagação de solitões ópticos, bem como a sua interacção mútua, em fibras monomodo, em regime picosegundo, na presença de filtragem, amplificação linear, e amplificação não linear. Estudou-se também a propagação de impulsos, em regime femtosegundo, na presença do efeito de Raman intra-pulso conjuntamente com filtragem, ganho linear e não-linear. O estudo foi desenvolvido com base na teoria das perturbações, método adiabático e na resolução numérica da equação de Schrödinger não-linear generalizada. Foi estudada a propagação de impulsos, com diversos perfis, na presença de filtragem, por filtros fixos e por filtros de frequência deslizante. Foi também analisado o efeito de ambas as técnicas na redução do jitter de Gordon-Haus. Para os filtros de frequência deslizante estabeleceu-se uma relação para a taxa de deslizamento máxima permitida, tendo sido considerados os termos de 2ª e 3ª ordens na função de transferência do filtro. Em alternativa às técnicas de filtragem estudou-se a propagação de impulsos na presença de ganho não-linear, de 2ª e 4ª ordens, respectivamente, conjuntamente com a filtragem, por filtros fixos e amplificação linear. Na ausência da saturação do ganho não-linear, verificou-se que a propagação estável de um dado impulso, não depende do seu perfil inicial, sendo mais significativa a energia inicial do mesmo. Observou-se um efeito de compressão para impulsos de amplitude arbitrária e amplitude fixa. Na presença de saturação do ganho não-linear estudou-se a propagação de impulsos, nomeadamente impulsos simples, compostos e de topo achatado. Estudou-se a prevenção da interacção entre solitões com base nas técnicas de controlo referidas. Conjuntamente, consideraram-se os efeitos de uma amplitude diferencial e de uma diferença de fase. Considerou-se a formação de estados ligados com uma diferença de fase de π e de π/2. Estudou-se a propagação de estados ligados para impulsos simples e impulsos compostos. A estabilidade dos estados ligados de π/2 foi discutida por recurso a técnica do plano de interacção.

The need of communication systems with a high performance of data transmission, i.e., systems with a high bit rate and long-haul, led to, in the last quarter of the XX century, the study of soliton propagation in optical fibers, as well as the study of several techniques that allow its control. In this work the soliton propagation is studied, as well as the soliton interaction, in single mode fibers, at picosecond regime, with filtering, linear amplification and nonlinear amplification. It was studied the pulse propagation, at femtosecond regime, with Raman self frequency shift term and filtering, linear gain and nonlinear gain. This study was based on the adiabatic perturbation theory and numerical solutions of a generalized nonlinear Schrödinger equation. It was studied the pulse propagation, with several profiles, with filtering, by fixed frequency filters and sliding-frequency filters. It was analised the performance of both techniques in the Gordon-Haus effect reduction. For sliding-frequency filters it was found a mathematical expression for the maximal rate of sliding that allows a stable propagation, with filter terms of the 2nd and 3rd orders. An alternative way of filtering is pulse propagation with nonlinear gain of the 2nd and 4th orders, respectively, along with filtering and linear amplification. In order to achieve a stable propagation, in the absence of saturation of the nonlinear gain it was found that for stable propagation of nonlinear pulse, the pulse shape does not depends on the pulse profile, but instead, it is a function of the pulse energy. It was found a compression effect for arbitrary and fixed amplitude pulses. If nonlinear gain saturation is taken in account, one can have a stable propagation of simple, composite and flat top solitons, among other results. In order to prevent the soliton interaction it was considered the several referred control techniques, along with the differential amplitude and a relative phase diference. It was studied the soliton bound states, in tandem with a phase diference of π and π/2. The stability of these bound states with π/2 have been discussed by using the interaction plane analysis.
description: Doutoramento em Física
URI: http://hdl.handle.net/10773/5001
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FIS - Teses de doutoramento

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