МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ПО КРИТЕРИЮ МИНИМУМА ПРИВЕДЕННОЙ БАЗЫ

Аннотация

Статья посвящена развитию методов повышения спектральной эффективности волоконно-оптических систем передачи в части оптимизации сигналов в узкополосном канале. Ширина канала условно принимается в пределах 50…100 ГГц. Также считаются выполненными условия: сигнал на входе имеет приблизительно круговую поляризацию; мгновенная мощность сигнала относительно мала, что позволяет пренебречь нелинейными эффектами типа четырехволнового смешения или фазовой самомодуляции; профиль волокна по коэффициенту преломления строго ступенчатый; волокно функционирует в одномодовом режиме; материал сердцевины является изотропной средой; зависимость коэффициента затухания по частоте в рассматриваемом диапазоне можно считать постоянной функцией. Тем самым рассматриваемая модель преобразований сигнала в волокне сводится к его деформации вследствие материальной дисперсии. Ведущим критерием оптимизации выбран минимум приведенной базы. Данное понятие введено ранее в работах авторов. Этот критерий требует минимизировать произведение эффективной ширины спектра на стороне передачи на эффективную длительность сигнала на стороне приема. Дается решение задачи в общем виде – в постановке изопериметрической задачи вариационного исчисления. Показано, что решение задачи оптимизации по критерию минимума приведенной базы можно свести к задаче оптимизации базы сигнала в классическом смысле. Дано общее решение изопериметрической задачи в виде функций параболического цилиндра. Также приводятся частные решения задачи оптимизации на параметрических семействах из класса импульсов Найквиста. Полученные решения показывают, что оптимальные значения варьируемых параметров практически не зависят от несущей частоты и от длины регенерационного участка. Это позволяет распространить оптимальные решения, полученные для одного узкополосного канала на случай многоканальных волоконно-оптических систем передачи с использованием частотного (спектрального) мультиплексирования.