Диссертация: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОЛИТОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ НОВЫХ ФОРМАТОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Волоконно-оптические линии связи лидируют на рынке телекоммуникаций, обеспечивая экспоненциальный рост объёма передачи информации на протяжении последних 30 лет [1]. В настоящее время именно они являются наиболее востребованным способом передачи информации, их пропускная способность составляет более 30 Тбит/с придальности передачи сигнала до нескольких тысяч километров [2,3].

Распространённость видео-приложений, цифровых коммуникаций, необходимость быстрой передачи больших объёмов данных обуславливает высокий спрос на дальнейшее увеличение пропускной способности линий связи и дальности передачи информации. Однако существующие технологии уже не способны удовлетворить современные требования к скорости передачи данных, что может привести к параллельной прокладке волоконных систем — дорогостоящему и нежелательному решению. Основным ограничением дальнейшего увеличения пропускной способности волоконно-оптических линий связи является наличие нелинейных эффектов в волокне [4].

Одним из методов увеличения пропускной способности может послужить использование солитонов в качестве импульсов, переносящих информацию. Солитон является когерентной устойчивой структурой и способен распространяться, сохраняя свою форму за счёт взаимной компенсации нелинейных и дисперсионных эффектов.
Повысить эффективность линий связи также можно при помощи использования многоядерного волокна. Оно состоит из нескольких кварцевых ядер, расположенных внутри одной оболочки, и является альтернативой параллельной прокладке нескольких стандартных волоконных кабелей. Современный рекорд скорости передачи данных по многоядерному волокну составляет 140 Тбит/с на расстояния до 7000 км [5] при использовании 7 ядер и нескольких спектральных каналов в каждом ядре.

Поскольку экспериментальные волоконно-оптические линии связи являются дорогостоящим объектом, а проведение экспериментов часто требует значительных временных затрат, в задачах оптимизации параметров
и разработки линий связи широко используется математическое моделирование. Оно позволяет анализировать механизмы разрушения сигнала по мере его распространения по оптоволокну и оценивать эффективность
линий связи. Таким образом, математическое моделирование и численные методы представляют собой мощный инструментарий для решения задач волоконной оптики. Численное моделирование применения солитонных технологий в задачах передачи информации по линиям связи с использованием высокопроизводительных вычислительных комплексов, без сомнения, является актуальным и перспективным направлением исследования.