Инд. авторы:	Беднякова А.Е., Федотенко Т.М.
Заглавие:	Моделирование переноса шумов в результате четырехволнового смешения в волоконно-оптических линиях связи
Библ. ссылка:	Беднякова А.Е., Федотенко Т.М. Моделирование переноса шумов в результате четырехволнового смешения в волоконно-оптических линиях связи // Вычислительные технологии. - 2018. - Т.23. - № 6. - С.4-13. - ISSN 1560-7534. - EISSN 2313-691X.
Внешние системы:	DOI: 10.25743/ICT.2018.23.6.002; РИНЦ: 36684759;
Реферат:	rus: Выполнено исследование распространения сигнала в волоконной линии связи с сонаправленной накачкой. Несмотря на невозможность переноса шумов из накачки в сигнал в результате вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), в натурном эксперименте наблюдается деградация сигнала уже при небольших длинах распространения (порядка 5-10 км). Для исследования причин деградации сигнала построена численная модель на основе обобщенного нелинейного уравнения Шрёдингера, учитывающая дисперсию высших порядков, керровскую нелинейность и запаздывающий рамановский отклик среды. Также используется более реалистичная модель многомодового источника накачки. В результате проведенного численного анализа продемонстрировано, что в определенных условиях не только ВКР, но и четырехволновое смешение может инициировать в линиях связи процесс переноса шумов из накачки в сигнал. eng: It is well known that any real transmission link introduces distortions into the signal that can be either recoverable or not fully removable. The sources of such unremovable distortions leading to the loss of information are double Rayleigh scattering, amplified spontaneous emission, RIN (Relative Intensity Noise) transfer and nonlinear interactions such as four-wave mixing. In this paper we perform numerical investigation of signal propagation and RIN transfer in optical communication link with co-propagating pump. Despite the impossibility of intensity noise transfer from pump to signal due to stimulated Raman scattering (SRS), in the experiment signal degradation is observed even at small propagation lengths of 5-10 km. To find the origin of signal degradation, a numerical model is proposed based on the generalized nonlinear Schr¨odinger equation. The model takes into account the higher-order dispersion, Kerr nonlinearity, and the delayed Raman response of the medium. A more realistic model of the multimode pumping source is also employed. It is worth noting, that the most common analytical and numerical models, describing RIN transfer from pump to signal, are based on balance equations and neglects influence of dispersive and nonlinear effects. As a result of the numerical analysis, it was demonstrated that not only SRS but also four-wave mixing can initiate the process of noise transfer from pump to signal in the communication links.
Ключевые слова:	четырехволновое смешение; рамановский усилитель; ВКР-усилитель; волоконно-оптические линии связи; Nonlinear fiber optics; schrodinger equation; four-wave mixing; rin; Relative intensity noise; Raman amplifier; optical communication links; нелинейная волоконная оптика; уравнение Шрёдингера;
Издано:	2018
Физ. характеристика:	с.4-13
Цитирование:	1. Islam, M.N. Raman amplifiers for telecommunications 1: Physical principles. Springer Series in Optical Sciences. Vol. 90/1. New York: Springer-Verlag, 2004. 300 p. DOI:10.1007/b97299. 2. Headly, C., Agrawal, G.P. Raman amplification in fiber optical communication systems. 5th ed. New York: Acad. Press, 2005: 374. 3. Alcon-Camas, M., Ania-Castanon, J.D. RIN transfer in 2nd-order distributed amplification with ultralong fiber lasers // Optics Express. 2010. Vol. 18. P. 23569-23575. 4. Krause, M., Cierullies, S., Renner, H., Brinkmeyer, E. Pump-to-Stokes RIN transfer in Raman fiber lasers and its impact // Optics Communications. 2006. Vol. 260, No. 2. P. 656-661. 5. Fludger, C.R.S., Handerek, V., Mear, R.J. Pump to signal RIN transfer in Raman fiber amplifiers // J. Lightwave Technol. 2001. Vol. 19. P. 1140. 6. Беднякова А.Е., Федотенко Т.М. Моделирование переноса шумов в когерентных волоконно-оптических линиях связи с распределенным рамановским усилением // Вычисл. технологии. 2017. Т. 22, № 6. С. 12-22. 7. Agrawal, G.P. Nonlinear fiber optics. New York: Acad. Press, 2012. 648 p. 8. Brabec, T. Nonlinear optical pulse propagation in the single-cycle regime // Physical Review Letters. 1997. Vol. 78. P. 3282-3285. 9. Gordon, J.P. Theory of the soliton self-frequency shift // Optics Letters. 1986. Vol. 11, No. 10. P. 662-664. 10. Stolen, R.H., Gordon, J.P., Tomlinson, W.J., Haus, H.A. Raman response function of silica-core fibers // J. of the Optical Society of America B. 1989. Vol. 6, No. 6, P. 1159-1166. 11. Mamyshev, P.V., Chernikov, S.V. Ultrashort-pulse propagation in optical fibers // Optics Letters. 1990. Vol. 15, No. 19. P. 1076-1078. 12. Hollenbeck, D., Cantrell, C.D. Multiple-vibrational-mode model for fiber-optic Raman gain spectrum and response function // J. of the Optical Society of America B. 2002. Vol. 19. P. 2886-2892. 13. Barviau, B., Randoux, S., Suret, P. Spectral broadening of a multimode continuous-wave optical field propagating in the normal dispersion regime of a fiber // Optics Letters. 2006. Vol. 31, No. 11. P. 1696-1698. 14. Dudley, J.M., Genty, G., Coen, S. Supercontinuum generation in photonic crystal fiber // Reviews of Modern Physics. 2006. Vol. 8. P. 1135-1184. 15. Захаров В.Е., Шабат А.Б. Точная теория двумерной самофокусировки и одномерной автомодуляции волн в нелинейных средах // Журн. экперимент. и теор. физики. 1971. Т. 61, № 1. C. 118-134. 16. Taha, T.R., Ablowitz, M.J. Analytical and numerical aspects of certain nonlinear evolution equations // I. Analytical, J. of Comput. Physics. 1984. Vol. 55, No. 2. P. 192-202. 17. Schmogrow, R., Nebendahl, B., Winter, M. et al. Error vector magnitude as a performance measure for advanced modulation formats // IEEE Photonics Technology Letters. 2012. Vol. 24, No. 1. P. 61-63.