5.4.3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СОЛИТОНОВ

Интервал времени между соседними информационными битами или импульсами определяет скорость передачи информации В в системе связи Поэтому необходимо определить, насколько близко два солитона могут находиться друг относительно друга, чтобы между ними не было взаимодействия [87 99]. Та же самая нелинейность, которая необходима для существования одного солитона, приводит к взаимодействию между соседними солитонами. В этом разделе кратко рассматриваются те аспекты взаимодействия солитонов, которые имеют отношение к созданию солитонных линий связи.

Амплитуда пары солитонов на входе в световод может быть записана в безразмерном виде

где относительная амплитуда, -относительная фаза, а начальное расстояние между солитонами связано со скоростью передачи информации соотношением

Можно исследовать взаимодейтвие солитонов, численно решая уравнение (5.2.5) при начальных условиях, определяемых условием (5.4.8). Однако для прояснения физического смысла полезно воспользоваться методом ОЗР, используя его для решения уравнений (5.2.6) и (5.2.7) с начальным условием в виде (5.4.8). Такие исследования показывают [88, 98], что взаимодействие зависит не только от расстояния между солитонами но и от относительной фазы

0 и относительной амплитуды Для частного случая расстояние между солитонами на трассе распространения Е, равно [88]

Из данного соотношения видно, что периодически изменяется по

длине световода с периодом

Теория возмущений приводит к тому же результату [87]. Более точное выражение, справедливое для произвольных величин найдено в [98]

Соотношение (5.4.11) является достаточно точным при что также найдено численно [89]. На рис. 5.13 изображена динамика взаимодействия, демонстрирующая периодический коллапс пары солитонов при

Периодический коллапс соседних солитонов нежелателен с точки зрения системы связи. Можно решить данную проблему, увеличивая расстояние между солитонами так, что где расстояние, на которое перс щется информация, - расстояние, на котором происходит коллапс, период солитона, определяемый соотношением (5.2.19). Поскольку при такое расстояние более чем достаточно для большинства систем связи. С корость передачи информации в этом случае ограничена уравнением может достигать если использовать для передачи информации -пикосекундные солитоны.

Можно значительно сократить расстояние между солитонами, используя несколько различных схем. Оказывается, что сила притяжения между солитонами очень чувствительна к относительной фазе 0 и относительной амплитуде Фактически сила притяжения становится силой отталкивания при так что в конце концов солитоны

Рис. 5.13. Динамика пары солитонов, демонстрирующая периодический коллапс, обусловленный взаимодействием. Значение параметров: [98].

Рис. 5.14. Динамика пары солитонов при так что солитоны при находятся не в фазе [98]. Остальные условия идентичны условиям рис. 5.13.

удаляются друг от друга даже при относительно малом значении 0. На рис. 5.14 изображена динамика пары солитонов при условиях, идентичных условиям на рис. 5.13, за исключением того, что а не нулю. Для предельного случая расстояние между солитонами определяется выражением, получаемым из уравнения (5.4.10) заменой косинуса на гиперболический косинус [88]. Если пара солитонов имеет одну и ту же фазу (), но различные амплитуды, то взаимодействие по-прежнему периодично, но уже без коллапса [98]. Даже при расстояние между солитонами не изменяется более чем на 10% на каждом периоде, если Ясно, что этот метод может быть полезен для увеличения скорости передачи информации или пропускной способности. Взаимодействие между солитонами может быть также видоизменено многими друтими факторами, такими, как начальная частотная модуляция [95. 97], дисперсионные эффекты высших порядков [91] и нелинейные эффекты высших порядков [96. 99]. Другой фактор, который следует учесть, - это влияние потерь и периодического усилештя на взаимодействие между солитонами. Оказывается [97], что можно достичь надежной передачи информации, если амплитуды соседних солитонов неодинаковы.