|
1. Представлено развитие разработанной и верифицированной на первом этапе выполнения
Проекта модели нелинейного маломодового распространения оптического импульса в маломодовом волоконном
световоде на протяженные кусочно-регулярные ВОЛП. Проведено моделирование ВОЛП протяженностью 6000 км с
двумодовыми ОВ и Эрбиевыми оптическими усилителями, расположенными периодически через 100 км. Рассматривалась
передача с канальной скоростью 100 Гбит/с и форматом модуляции DP-DQPSK для нескольких вариантов организации
оптического канала связи: (1) при использовании двух отдельных линейно-поляризованным мод - основной LP01 и
высшей LP11 мод, в предположении усиления только одной из двух рабочих мод, согласно публикации и (2)
оптических вихревых мод. Полученные результаты позволили сделать заключение о том, что для снижения
влияния факторов нелинейности для организации оптического канала более предпочтительным является
использование не отдельных линейно-поляризованных мод, а их комбинаций.
2. Проведено теоретическое исследование необходимых условий нелинейного возбуждения высших
мод в одномодовых ОВ с идеальным ступенчатым профилем показателя преломления. Показано, что при длительности
импульсов менее 500 фс могут быть созданы все необходимые условия для нелинейного возбуждения моды более высокого
порядка в одномодовых ОВ указанного типа
3. Получены аналитические выражения для первой, второй и третьей производных по длине волны постоянной
распространения основной моды LP01 и высшей моды LP11 ОВ с идеальным ступенчатым профилем показателя преломления с учетом
Керровской нелинейности и, соответственно, формулы для расчета времени распространения и хроматической дисперсии первого
и второго порядков этих мод, учитывающие фактор нелинейности. Показано, что нелинейность существенно влияет на дисперсионные
характеристики кварцевого ступенчатого ОВ
4. Проведен сравнительный анализ проявления процессов взаимодействия и смешения модовых составляющих
оптического сигнала при распространении по ОВ в маломодовом режиме. Проведены экспериментальные статистические исследования
связи мод на стыках ОВ строительных длин оптического кабеля (ОК), избыточной длины ОВ в ОК, определяющей проявление кабельной
связи мод, а также влияния нерегулярной структуры ОВ на волоконную связь мод.
5. Продолжены работы по моделированию градиентных профилей маломодовых ОВ с уменьшенной дифференциальной
модовой задержкой (ДМЗ) с экстремально увеличенным, по сравнению с традиционными одномодовыми ОВ, диаметром сердцевины для
транспортных сетей связи нового поколения. Получены и образцы профилей показателя преломления маломодовых ОВ 42/125,
обеспечивающие снижение ДМЗ по основной моде во всем выделенном спектральном "С"-диапазоне до значений менее 200 пс/км
и менее 30 пс/км в области длины волны 1550 нм, что обеспечивает теоретический выигрыш по полосе пропускания не менее
чем в 6.7 раз для этой оптической несущей.
6. Продолжены теоретические исследования по исследованию влияния выбора параметров схемы прецизионного
пространственного позиционирования портов мультиплесора системы модового уплотнения каналов (MDM - Mode Division Multiplexing)
на торце маломодового ОВ на потенциальное уменьшение ДМЗ в линейном тракте ВОЛП. Разработана асимметричная схема
пространственного позиционирования портов MDM-мультиплексора на торце 16-модового LDMDF 42/125, обеспечивающая теоретическое
снижение ДМЗ на длине волны 1550 нм с 29.49 пс/км до 15.81 пс/км, в то время как на нижней и верхней границах "С"-диапазона
значение данного параметра уменьшается со 116.44 пс/км и 89.81 пс/км до 51.50 пс/км и 29.88 пс/км, соответственно.
7. Разработаны практические рекомендации по реализации технологии ввода центрированного ввода с
выравниванием диаметра пятна моды (MFMCL - Mode-Field Matched Center-Launching) с выхода когерентного источника
оптического излучения через стандартное одномодовое ОВ рек. ITU-T G.652 в многомодовое ОВ 50/125 с помощью штатного
комплекта полевого аппарата для сварки кварцевых волоконных световодов.
8. Разработана оригинальная методика реконструкции 3D-структуры исследуемых промышленных образцов ОВ
с учетом ограниченного набора данных указанных протоколов измерений профиля показателя преломления и на ее основе - метод
расчета параметров передачи модового состава несимметричных ОВ сложной конструкции с увеличенным диаметром сердцевины.
9. Проведена реконструкция 3D-структуры исследуемого описанного промышленного образца многомодового ОВ
кат. ОМ2 по данным протоколов измерения профиля показателя преломления. Выполнено сопоставление с результатами анализа
модельного круглого симметричного ОВ, профиль поазателя преломления которого также был восстановлен по фрагменту протоколов
измерении промышленного образца. Показана потенциальная возможность замены несимметричной структуры, характерной для реальных
промышленных образцов ОВ, на модельную симметричную, но также восстановленную по соответствующим данным протоколов измерений
профиля показателя преломления исследуемого ОВ, при расчете параметров передачи модового состава для последующего проведения
моделирования процессов распространения оптических сигналов и/или расчетов показателей качества каналов сравнительно
низкоскоростных мультигигабитных систем до 40 Гбит/с.
10. Проведены статистические исследования локальных флуктуаций показателя преломления профилей промышленных
образцов ОВ. Это позволило выявить, что флуктуации показателя преломления хорошо описываются с помощью нормального закона
распределения. Проведен расчет спектральных характеристик ДМЗ в "С"-диапазоне длин волн с учетом внесенных "нормальных"
и "сильных" искажений в профиль показателя преломления и "наихудший случай" несимметричности геометрии LDMDF 42/125.
Как и ожидалось, результаты расчетов продемонстрировали общую деградацию ДМЗ. Однако и в случае "нормальных", и в случае
"аномально" сильных искажений геометрии, значение данного параметра не превышало допустимые 200 пс/км (здесь максимальные
значения ДМЗ соответствовали краям указанного волнового диапазона), в то время как в области длины волны 1550 нм это
значение не достигало 150 пс/км.
Публикации по результатам проекта за 2017 г.
1. Bourdine A.V. Design of MDM channel precision positioning scheme at the end of a few-mode optical fiber with enlarged core diameter // Proceedings of SPIE. - 2017. - vol. 10342. - P. 1034204-1 - 1034204-12 (WOS: 000401717700003, Scopus: 2-s2.0-85020097901, DOI: 10.1117/12.2270024).
2. Andreev V.A., Bourdine A.V., Burdin V.A., Evtushenko A.S., Khalikov R.H. Design of low DMD few-mode optical fibers with extremely enlarged core diameter providing nonlinearity suppression for operating over "C"-band central region // Proceedings of SPIE. - 2017. - vol. 10342. - P. 1034207-1 - 1034207-8 (WoS: 000401717700006; Scopus: 2-s2.0-85020111858 DOI: 10.1117/12.2270555).
3. Burdin V.A., Bourdine A.V. Necessary conditions for a nonlinear few-mode excitation of modes in single-mode optical fiber // Proceedings of SPIE. - 2017. - vol. 10342. - P. 103420M-1 - 103420M-10 (WoS: 000401717700021; Scopus: 2-s2.0-85020103045, DOI: 10.1117/12.2270635).
4. Burdin V.A., Bourdine A.V. Dispersion characteristics of step index single mode optical fiber with Kerr nonlinearity // Proceedings of SPIE. - 2017. - vol. 10342. - P. 103420N-1 - 103420N-11 (WOS: 000401717700022, Scopus: 2-s2.0-85020080676, DOI: 10.1117/12.2270639).
5. Burdin V.A., Bourdine A.V. Simulation of a long-haul fiber optic link with a two-mode optical fiber. - Computer Optics. - 2017. - vol. 41(4). - P. 489 - 493 (WoS; Scopus, DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-4-490-494).
6. Burdin V.A., Burdin A.V., Dmitriev E.V. Necessary conditions for nonlinear excitation of a high-order mode in a single-mode optical fiber // Optics and Spectroscopy. - 2017. - vol. 123(2). - P. 181 - 188. (WOS:000408493400003, Scopus: 2-s2.0-85028350436, DOI: 10.1134/S0030400X17080033).
7. Bourdine A.V., Burdin V.A., Delmukhametov O.R. Method for analysis of real commercially available optical fibers with large core diameter // Proceedings of SPIE (WoS, Scopus, preprint).
8. Bourdine A.V., Burdin V.A. DMGD reducing in few-mode fiber optic links by special refractive index profile and selective mode excitation provided by designed MDM channels placement scheme over fiber core end // IEEE Xplore Proceedings of PIERS 2017 (preprint) (Scopus).
9. Burdin V.A., Bourdine A.V. Simulations of few-mode fiber optic links // IEEE Xplore Proceedings of PIERS 2017 (preprint) (Scopus)
10. Bourdine A.V. Design of precision spatial positioning scheme for mode division multiplexing system channels placement over optical fiber core end // Procedia Engineering. - 2017. - vol 201. - P. 117 - 128 (Scopus: 2-s2.0-85033437949, DOI: 10.1016/j.proeng.2017.09.673).
11. Андреев В.А., Бурдин А.В., Бурдин В.А. Метод расчета параметров схемы прецизионного пространственного позиционирования каналов системы MDM на торце сердцевины волоконного световода линии передачи // Труды учебных заведений связи. - 2017. - Т.3., №3. - С. 5 - 11 (РИНЦ).
12. Бурдин В.А., Бурдин А.В., Дмитриев Е.В. Необходимые условия нелинейного возбуждения моды высшего порядка в одномодовом оптическом волокне // Оптика и Спектроскопия. - 2017. - Т.123, №2(8). - С. 181 - 188 (ВАК, РИНЦ https://elibrary.ru/item.asp?id=29822635)
13. Бурдин В.А., Бурдин А.В. Моделирование протяженной волоконно-оптической линии передачи с двумодовыми оптическими волокнами // Информационные технологии и нанотехнологии 2017 (ИТНТ - 2017) Сборник трудов III международной конференции и молодежной школы. Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева. - 2017. - С. 225 - 230.
14. Бурдин А.В. Метод расчета параметров согласованной схемы прецизионного пространственного позиционирования каналов системы модового мультиплексирования на торце сердцевины волоконного световода линии передачи // Информационные технологии и нанотехнологии 2017 (ИТНТ - 2017) Сборник трудов III международной конференции и молодежной школы. Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева. - 2017. - С. 209 - 218.
15. Бурдин А.В., Бурдин В.А., Дельмухаметов О.Р. Расчет параметров передачи модового состава промышленных образцов кварцевых оптических волокон c увеличенным диаметром сердцевины // Инфокоммуникационные Технологии. - 2018. - Т.16, №2. (препринт, ВАК, РИНЦ).
16. Бурдин А.В., Бурдин В.А. Моделирование схемы пространственного позиционирования мод портов мультиплексора MDM на торце сердцевины оптического волокна линии передачи // Фотон-Экспресс. - 2017. - Т.6, №6(142). - С. 223 - 224.
17. Бурдин А.В. 16-модовое кварцевое оптическое волокно с увеличенным до 42 мкм диаметром сердцевины и уменьшенной дифференциальной модовой задержкой // Фотон-Экспресс. - 2017. - Т.6, №6(142). - С. 91 - 92.
18. Андреев В.А., Бурдин А.В., Бурдин В.А., Евтушенко А.С., Стрепкова О.А., Халиков Р.Х. Результаты расчета градиентных профилей показателя преломления кварцевых маломодовых оптических волокон с увеличенным диаметром сердцевины 42 мкм // ХXIV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, 30 января - 3 февраля 2017 г., г. Самара, ПГУТИ: материалы конференции. - С. 158.
19. Бурдин А.В. Моделирование прецизионного позиционирования каналов MDM на торце маломодового оптического волокна линии передачи с учетом поправок Петерманна в ближнем / дальнем поле // ХXIV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, 30 января - 3 февраля 2017 г., г. Самара, ПГУТИ: материалы конференции. - С. 163.
20. Bourdine A.V., Burdin V.A. Simple and fast method for design spatial packaging scheme of MDM channels at FMF core end providing DMGD decreasing in few-mode fiber optic links // 25th Optical and waveguide theory and numerical modeling workshop (OWTNM-2017): book of abstracts. - Eindhoven, Netherlands, 5 - 6 April, 2017. - P. OW1.2.
21. Burdin V.A., Bourdine A.V. The necessary conditions of nonlinear excitation of high order modes in single mode optical fibres // 25th Optical and waveguide theory and numerical modeling workshop (OWTNM-2017): book of abstracts. - Eindhoven, Netherlands, 5 - 6 April, 2017. - P. OWP7.
22. Андреев В.А., Бурдин А.В., Бурдин В.А., Василец А.А., Морозов О.Г. Маломодовый режим функционирования кварцевых оптических волокон: приложения для сенсоров и высокоскоростных сетей передачи данных разного назначения // Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов "Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы" ПРЭФЖС - 2017: материалы конференции. - 12 - 14 апреля 2017, Казань, КНИТУ-КАИ. - С. 11 - 16.
23. Bourdine A.V., Burdin V.A. DMGD reducing in few-mode fiber optic links by special refractive index profile and selective mode excitation provided by designed MDM channels placement scheme over fiber core end // Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS - 2017): Book of abstracts, St Petersburg, Russia, 22 - 25 May 2017. - P. 415.
24. Burdin V.A., Bourdine A.V. Simulations of a few-mode fiber optic link // Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS - 2017): Book of abstracts, St Petersburg, Russia, 22 - 25 May 2017. - P. 1059.
25. Bourdine A.V. 16-mode silica optical fiber 42/125 with low DMD and enhanced mode effective area over "C"-band // 5th Workshop on Specialty Optical Fibers and their Applications (WSOF - 2017), 11 - 13 October 2017, Limassol, Cyprus: Book of abstracts. - P. 4-1 - 4-2.
26. Bourdine A.V., Burdin V.A. Results of design 5-mode MDM channel spatial precision positioning scheme at FMF 42/125 core end // 5th Workshop on Specialty Optical Fibers and their Applications (WSOF - 2017), 11 - 13 October 2017, Limassol, Cyprus: Book of abstracts. - P. 17-1 - 17-2.
27. Бурдин А.В., Бурдин В.А. Моделирование профилей показателя преломления кварцевых оптических волокон для управления дифференциальной модовой задержкой // II Научный Форум "Телекоммуникации: Теория и Технологии" (ТТТ - 2017), XVIII Международная научно-техническая конференция "Проблемы техники и технологии в телекоммуникациях" (ПТиТТ - 2017), 20 - 24 ноября 2017 г., Казань, КНИТУ-КАИ: материалы Форума. - 2017. - Т. 1. - С. 36 - 38.
28. Бурдин А.В., Дельмухаметов О.Р. Проблемы расчета параметров передачи селективного модового состава промышленных образцов многомодовых оптических волокон // II Научный Форум "Телекоммуникации: Теория и Технологии" (ТТТ - 2017), XVМеждународная научно-техническая конференция "Оптические технологии в телекоммуникациях" (ОТТ - 2017), 20 - 24 ноября 2017 г., Казань, КНИТУ-КАИ: материалы Форума. - 2017. - С. 116 - 117.
29. Бурдин А.В. Результаты исследования влияния локальных флуктуаций показателя преломления градиентного профиля маломодовых оптических волокон на деградацию спектральной характеристики дифференциальной модовой задержки // II Научный Форум "Телекоммуникации: Теория и Технологии" (ТТТ - 2017), XVМеждународная научно-техническая конференция "Оптические технологии в телекоммуникаицях" (ОТТ - 2017), 20 - 24 ноября 2017 г., Казань, КНИТУ-КАИ: материалы Форума. - 2017. - Т. 1. - С. 120 - 121.
Бурдин Антон Владимирович, д.т.н., профессор
тел: (846) 228-00-66, e-mail: 
|
