การศึกษาการสื่อสัญญาณโซลิตอนแสงอุดมคติในเส้นใยแสงที่มีอัตราสูญเสียกำลังให้มีขึ้นจริงโดยวิธีขยายกำลังแบบแจกแจงผ่านปรากฎการณ์รามานโดยการจำลองทางคณิตศาสตร์ : รายงานผลการวิจัย

Abstract

โครงงานนี้มีวัตถุประสงค์ที่จะศึกษาการใช้เทคนิค Distributed Raman Amplification (DRA) ในการขยายสัญญาณโซลิตอนแสงเพื่อทำให้โซลิตอนแสงเข้าสู่ความเป็นอุดมคติซึ่งหมายถึงโซลิตอนแสงซึ่งเดินทางในเส้นใยแสงซึ่งไม่มีอัตราการสูญเสียพลังงาน การศึกษานี้จะใช้วิธีการจำลองทางคณิตศาสตร์ซึ่งจะให้ผลการศึกษาถูกต้องกว่ารายงานวิจัยที่ได้มีการรายงานและถูกอ้างอิงอย่างกว้างขวางมาก่อนหน้านี้ ในโครงการวิจัยนี้ อัตราการขยายของ DRA ที่ต้องการจะถูกออกแบบอย่างถูกต้องโดยการแก้ระบบสมการของ DRA โดยวิธีการเชิงเลข ซึ่งจะสามารถคิดรวมผลของการสูญเสียกำลังงานของ Pump laser และสัญญาณโซลิตอนในขณะที่อยู่ในกระบวนการถ่ายเทพลังงานได้ จากผลที่ได้รับจากการวิจัย พบว่าการขยายสัญญาณโซลิตอนโดยวิธี DRA นั้น เป็นกระบวนการแบบ Non-Adiabatic เท่านั้น ดังนั้น การขยายสัญญาณโซลิตอนโดย DRA นั้นจึงให้ผลเหมือนกับการาขยายโซลิตอนโดยใช้วิธี Lump amplification ซึ่งอัตราส่วนระหว่างคาบของการขยายและคาบโซลิตอนมีผลเด่นชัดในการจำกัดระยะทางที่จะสามารถสื่อสัญญาณได้ อย่างไรก็ตามเมื่อเปรียบเทียบการขยายสัญญาณโซลิตอนด้วยวิธี DRA กับวิธี Lump amplification แล้ว ที่อัตราส่วนระหว่างคาบของการขยายและคาบโซลิตอนเท่ากัน ผลของการจำลองทางคณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่าการใช้เทคนิค DRA ในการขยายสัญญาณโซลิตอน ทำให้โซลิตอนเข้าใกล้ความเป็นอุดมคติคล้ายกับเดินทางบนเส้นใยแสงซึ่งไม่มีอัตราการสูญเสียกว่าการใช้ EDFA เนื่องมาจาก DRA ช่วยลดการเปลี่ยนแปลงพลังงานของโซลิตอนในช่วงการขยายสัญญาณ ทำให้เกิด Dispersive wave หลุดออกจากสัญญาณโซลิตอนปริมาณไม่มากนัก นอกจากนี้ยังเป็นเพราะ DRA สร้างสัญญาณรบกวนปริมาณที่น้อยกว่าวิธี Lump amplification จึงมีผลทำให้สัญญาณโซลิตอนที่ถูกขยายด้วย DRA จะสามารถสื่อสัญญาณไปได้ไกลกว่า