Introduksiyon: Kung Bakit ang BASE ay Mahalaga sa Makabagong mga Photonic

Ang Nonlinear Schrödinger Equation (NEE) ang batong - panulok na balangkas ng matematika para sa paglalarawan kung paano kumakalat ang mga pulso ng liwanag sa mga optical fiber, lalo na kapag ang mga distansyang intensity-dependence ay nagiging mahalaga. Kung wala ang NEPS, ang disenyo ng ngayong’ ang mahabang-haul fiber-optic community system, ang mga napaka-fast laser, at ang malawak na mga supercontinuum source ay magiging mas malaki ang empirical at error-Byne. Ang pag-haul na nag-diversion ay parehong di-ator at ang mga hindi-orit na mga indibidwal na mga indibidwal na mga indibidwal na mga instruclektor na mga inst ng mga instruclement na nagbibigay ng mga instruclektor, at mga inservation na nagbibigay ng mga inservence sa mga inserial na pareho sa mga inservation.

Ang artikulong ito ay nagbibigay ng in-depth na pagtingin sa NLE, mula sa mga pisikal na pinagmulan nito hanggang sa pinaka-kritical applications nito sa fiber optics. susuriin natin kung paanong ang ekwasyon ay namamahala sa soliton conformation, supercontinuum generation, pulse compression, at signal reception, at tatalakayin kung paanong ang mga kabatirang ito ay inilalapat upang itulak ang mga limitasyon ng transaksyon ng data at photonic device performing.

Ano ba ang Equation ng Nonlinear Schrödinger?

Ang NLE ay isang particular na magkakaibang ekwasyon na nagpapalawig sa klasikong (linear) ekwasyong Schrödinger sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang katagang proporsiyonal sa liwasan ng along-buhay .[Sa konteksto ng fiber optics, ang pamantayang anyo ay kadalasang isinusulat bilang:

i ⁇ / ⁇ = ⁇ ( ⁇ 2/2) ⁇ 2 ⁇ / ⁇ 2 + ⁇ i ⁇ i ⁇ 2 ⁇

Kung saan ) ay kumakatawan sa mabagal na magkakaibang sobre ng optical pulse, z]] ang propagation distance sa kahabaan ng fiber, t[t ay panahon sa isang reperensiyang balangkas na gumagalaw na may pulso, [[FLLL][2[T:T] Ang corgentry (T] ay ang corgentry-C.[T] ay ang mga cogent) para sa mga cogent.[T.[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T]] [[T]]] [[T] [[T]] [[T]]] [[T]] [[T]]] [[T]] [[T]]]]] [[T] [[T] [[T]] [[T

Ang ekwasyon ay nagtitimbang ng dalawang magkasalungat na epekto:

  • Dispersion ( ⁇ 2): Dahil sa iba't ibang dalas ng isang pulso upang maglakbay sa iba't ibang bilis, na humahantong sa temporal pagpapalawak at pagsiyap.
  • Nonlinearity (γ): Bumangon mula sa epektong Kerr, kung saan ang refractionive index ay nagbabago sa tindi, na nagiging sanhi ng self-phase modiulsyon (SPM), apat-wave mix, at iba pang phenomena.

Kapag ang dalawang mga epektong ito ay maingat na balanse, ang NASE ay inaamin ang mga matatag na solusyon na kilala bilang staintial soltons na kumakalat nang walang pagbabago sa hugis sa ibabaw ng mga malalayong distansiya. Ang maselan na balanseng ito ang susi sa maraming mga advanced fiber-optic applications.

Ang Papel ng Di - Kapintasan ng Kerr

Ang epektong Kerr ay nasa puso ng NLE ⁇ s nonlinear term. Sa karamihan ng mga hiblang optikal (lalo na ang cycolate-based), ang refractionive index n ay ibinibigay ng n = n0 + n2 In, kung saan [FLT:[T]] Ang nonline ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ [ ⁇ ] at ⁇ ] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ [ ⁇ ] ⁇ ] ⁇ ] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ [ ⁇ ] ⁇ ] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ [ ⁇ ⁇ ⁇ ] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Mga Rehime sa Paghiwalay at ang KASAL

Depende sa tanda ng GVD parameter ⁇ 2, ang mga hibla ay inuuri na mayroon:

  • Angnomalous distansion ( ⁇ 2 < 0): ay sumusuporta sa soliton propagation dahil ang positibong phase shift mula sa SPM ay maaaring mag-supdate sa negatibong pagsiyap mula sa dispensiyon.
  • Ang Normal weake ( ⁇ 2 > 0): Ang SPM at ang pangangalat ay kapwa nakatutulong sa paglapad ng pulso, ngunit ang mga kapakipakinabang na phenomena gaya ng lubhang magkakaugnay na supercontinuum na henerasyon ay maaari pa ring mangyari sa ilalim ng ilang mga kondisyon.

Mahalaga ang pag-unawa sa mga rehimeng ito para sa pagdidisenyo ng mga hibla para sa mga espesipikong aplikasyon, mula sa soliton-based na komunikasyon hanggang sa malawak na mga pinanggagalingan ng liwanag.

Mga Pangunahing Pakinabang sa mga Optiko

Sa ibaba, sinusuri natin ang pinakaapektibong mga aplikasyon, na bawat isa ay umaasa sa kakayahan ng ekwasyon na ilarawan ang mga unlinear pulse dynamic.

Soliton Transmission for High-Speed Communication

Isa sa mga pinaka-elektibong prediksiyon ng NASE ang pag-iral ng ]optical solitons[ Ang mga ⁇ plulses na nagpapanatili ng kanilang hugis sa mahigit sa libu-libong kilometro. Unang iminungkahi ng mga sistemang Hasegawa at Tappert noong 1973 at eksperimental na ipinakita noong 1980s, soliton transmission ay pumapayag na ang datos ay ipadala nang walang pana-panahong rehabisyon na kinakailangan sa mga sistemang hindi-tremegawa-t-zero. [[TL] Ang mga sistemang ⁇ s ⁇ s ⁇ s ⁇ s ⁇ s ⁇ s ⁇ s ⁇ s ⁇ s ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ / ⁇ /

Supercontinuum Generation

Kapag ang matinding femtosecond o picosed pulses ay inilunsad sa isang mataas na hiblang dilinear (kadalasang isang photonic na hiblang kristal na may binagong distansya), ang NLE ay humuhula ng madulang pagpapalawak ng espesye tungo sa isang supercontinuum[[ Ang ⁇ a ay malawak na mapagkukunan na sumasaklaw sa maraming oktoparasyon. Ang kababalaghang ito ay resulta mula sa interplay ng SPM, apat na-wave mix, at ang lahat ay inilalarawan ng ekstinumption ng NOUMC.[2°NC.[2] Ang mga mananaliksik ay malawak na pinili ang mga entoplog ay ang mga sanggunian:[2 ⁇ C.[2 ⁇ C.[2 ⁇ C.[2 ⁇ C.[T] Ang mga mananaliksik ay ⁇ C.[2 ⁇ C.[2 ⁇ C.[2 ⁇ C.[2 ⁇ C.

Pagsupil at Paghubog ng Pulse

Ang NLE ay nagbibigay ng isang waymap para sa pagsiksik ng mga optical pulses sa tagal lamang ng ilang mga femtosecond. Sa pamamagitan ng paglulunsad ng isang tugtugin pulse sa isang fiber na may angkop na dilinearity at distansya, ang SPM-inflection frequency na huni ay maaaring linearized, at pagkatapos ay isang compressor (tulad ng isang grailing pair) ay nag-aalis ng huni, nagbibigay ng mas maikling pulso. Ang teknik na ito, na kilala bilangarabic sopli[F:TL1] ay ang mga spestic systems ay nag-anthesisture na nag-s, na nag-screments para sa mga highthypliksic na produceptions. Ang mga premical na producesic na mga spyments. Ang mga spinments ay ang mga premitions ay ang mga premicurthyptions. Ang mga spinments.

Pag - unlad ng Modisyon at Pagiging Mailap na Memb Henerasyon

Ang modition infirm (MI) ay isang kababalaghan kung saan ang isang tuloy-tuloy na-wave signal sa isang fiber ay kusang nagreresulta sa isang tren ng napaka-ikling pulso dahil sa kombinasyon ng mga acnomalous speake at ang Kerr effect. Ang NASE ay humuhula na ang isang maliit na modisyon sa ibabaw ng isang CW pump ay mag-ebolb ng exponentially, na humahantong sa mga sidead na nagresulta sa isang malawak na suklay ng mga frequency. Ito ay ang batayan ng fi-inter-incetical suklay[T:FL1 ⁇ ] Ang mga spes, na nagpoincing mga spes, mga spes-scledroplogorploud.composition ay ang mga spes, mga spy systemscledence systemscledence systemscled.

Pag - aawás sa mga Tanda at sa Pag - aapura sa mga Hindi Tanggalan

Bagaman ang mga hindilinear effect ay ginagamit para sa kapaki-pakinabang na mga aplikasyon, ang mga ito rin ay nagdudulot ng mga deriksiyon sa mga sistema ng long-haul communication na ⁇ gaya ng cross-phase modition at apat-wave mix na nagtatakda ng kakayahan ng channel. Ang NSES ay nagsisilbi ring modelo para sa Ang mga transaksyong bidwal ay nagresultang pabalik sa Nbverse ([FLLT:1][1] [DBP]), isang signal process sa pagpoproseso na nagresultady reverse sa mga morential receptions[T] na may mas mataas na signal sa mga ential na ential na ential na ential na ential na ential na ential na ential na ential na ential[T].[T].[T] Ang mga ential na may mas malapit sa mga kamakailangopicial na ential na may mga sistemang malapit sa mga sistema[T] ay maaaring magkaroon ng mga kamakailangential na may

Praktikal na mga Hamon sa Pagkakapit ng LANGIS

Bagaman ang NLE ay kapansin-pansing matagumpay, ang mga real-world fiber ay humihiwalay sa mga ideya nito na may mithiin. ang ilan sa mga pangunahing hamon ay kinabibilangan ng:

  • [1] [hagdan: Para sa napakaikling pulso (sub°1 ⁇ 00 fs), ang ikalawang-order GVD termino ay hindi sapat; ikatlo- at ikaapat-order na dispension ay dapat isama.
  • Ang mga prosesong ito na hindi sinasadya ay hindi nadadala ng payak na kataga ng Kerr. Ang NLE ay maaaring palawigin sa pamamagitan ng isang Raman reaction function, ngunit ito ay nagdaragdag ng mga reaksyong komputasyonal.
  • Mga epekto ng polarisasyon: Ang pagdurugtong sa mga hibla ay nag-aasawa sa dalawang mga bahaging polarisasyon, na nangangailangan ng isang sistema ng mga equation ng mag-asawang NLE (ang mga equation ng Manakov).
  • Noise: Ang payak na kusang paglalabas, signal na calcASE strike, at ingay na quantum ay nakakaapekto sa soliton jitter at supercontinuum cohence.Stochostic extensions of the NEE ay kailangan para sa tumpak na pagmomodelo.

Ang pagharap sa mga hamong ito ay nangangailangan ng parehong eksperimental na kalibrasyon at mga aspeto gamit ang mga pangkalahatang-buo na NEEXEXDER gaya ng nasa mga komersyal na software (hal., VPIphotonics, Optsim) o opensibosource package (e.g., LPne).

Mga Tagubilin sa Hinaharap: MAGPAPAPAKAMAY SA Kabila Pa Roon ng Silica

Ang NLE ay hindi lamang limitado sa karaniwang mga hibla ng silica.Ang mga nag - aalis ng alon na mga platito ay gaya ng chalcogenide glass, silicon photonic, at gas mencilide deced deficant na mga hiblang plexhibit overtial nonlinearities, na nangangailangan ng maingat na NEVACLef ekwation.) Para sa chipscal suklay, ang pag - aaral ay natutuklasan din ng mga microresonator (kung saan ang NEVometrpsyps ay ginagamit sa prosesong pang - espasyong pang - espasyong pang - araw na ginagamit sa pamamagitan ng mga enzyme.

Habang patuloy na lumalago ang pangangailangan sa impormasyon, ang NLE ay mananatiling pangunahin sa pagbabago.