Ученый предложил новую модель передачи информации в нелинейной среде

Сегодня, по мнению исследователей, одна из главных проблем передачи информации по каналам оптических связей – построение адекватной модели, учитывающей основные физические процессы в нелинейной среде.

Ровно пятьдесят лет назад ученые-теоретики предположили, что такая передача информации возможна при использовании так называемых «оптических солитонов» – уединенных импульсов, распространяющихся в нелинейной среде с постоянной скоростью и без изменения формы.

«В реальности из-за процессов рассеяния энергии импульсы все-таки изменяются. Но на некотором отрезке времени и для определенных расстояний основные механизмы, тем не менее, при передаче информации играют определяющую роль», - рассказал Николай Кудряшов.

Существование оптических солитонов, по его словам, было экспериментально подтверждено в 1980 году, что послужило мощным толчком развития нелинейной оптики.

Николай Кудряшов отметил, что в настоящее время в нелинейной оптике известны несколько математических моделей, которые используются для описания распространения оптических импульсов в оптическом волокне. Как правило, эти математические модели содержат несколько производных небольшого порядка, отвечающих за процессы дисперсии, и несколько степеней нелинейности, которые характеризуют показатели преломления нелинейной среды.

«Математические модели, имеющие производные более высокого порядка и более сложные зависимости показателя преломления среды, точнее описывают процессы распространения импульсов в оптической среде, однако затрудняют использование численных методов при математическом моделировании. Мне удалось поставить и решить задачу построения семейства уравнений произвольного порядка со сложным нелинейным показателем преломления, имеющим солитонные решения двух типов в виде светлых и вложенных солитонов», - рассказал ученый.

Он отметил, что исследование расширяет знания о процессах, происходящих в нелинейной оптике, и дает дополнительное понимание нелинейных математических моделей, используемых для описания распространения импульсов в оптической среде.

«В работе показано, что математическая модель, описываемая уравнением в частных производных произвольного порядка, и при сложной нелинейной зависимости показателя преломления может также иметь солитонные решения, которые могут встречаться в нелинейной среде», - пояснил Николай Кудряшов.

Ожидается, что предложенная ученым НИЯУ МИФИ новая математическая модель в будущем сможет более адекватно и надежно описать экспериментальные особенности при передачи информации в оптических линиях связи.

Заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии СССР, лауреат премии Правительства РФ Николай Кудряшов – сегодня наиболее цитируемый ученый НИЯУ МИФИ, входит в ежегодный рейтинг наиболее цитируемых ученых мира по числу упоминаний в Scopus https://elsevier.digitalcommonsdata.com/datasets/btchxktzyw/4.