Soliton propagation in lossy optical fibers

Abstract

Neste trabalho estudamos a propagação de solitons em fibras ópticas com perdas. O principal objetivo deste trabalho é estudar a perda de energia da onda soliton durante a propagação e avaliar o impacto dessa perda na transmissão do sinal soliton. Neste contexto, um esquema numérico foi desenvolvido para resolver um sistema de equações diferenciais parciais complexas (EDPC), que descreve a propagação de solitons em fibras óticas com mecanismos de perdas e de amplificações não-lineares. O procedimento numérico é baseado na teoria matemática das séries de Taylor para funções complexas. Adaptamos o método de diferenças finitas (MDF) para aproximar derivadas de funções complexas. Em seguida, resolvemos o sistema algébrico resultante da discretização, implicitamente, por meio do método de Gauss-Seidel com relaxamento (MGSR). O estudo numérico do sistema de EDPC com atenuação linear e cúbica mostrou que ondas soliton sofrem efeitos de atenuação, dispersão e oscilação. Por outro lado, verificamos que ao considerar o termo não linear (termo cúbico) como uma amplificação ótica é possível compensar parcialmente a atenuação do sinal ótico. Finalmente, mostramos que um ganho de 9 % triplica a distância de propagação da onda soliton fundamental, quando a taxa de dissipação é de 1 %.