Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Experimentalphysik, Optik

Betreuer: Prof. Dr. Fedor Mitschke



Dipl.-Phys. Haldor Hartwig
(e-mail: haldor.hartwig@uni-rostock.de )

Zur Dynamik von nichtlinearen optischen Impulsen und Impulsstrukturen in Glasfasern mit alternierender Dispersion

Es wurde die Ausbreitung von optischen solitären Impulsen, sogenannter DM-Solitonen (von engl. dispersion management, DM), und daraus zusammengesetzter Impulsstrukturen in Glasfasern mit alternierender Dispersion untersucht. Ein tiefgehendes Verständnis der Eigenschaften von DM-Solitonen ist auf dem Gebiet der optischen Datenübertragung von Interesse: sie sind dort die Träger der einzelnen Bits in Nachrichtensequenzen. DM-Solitonen, deren Impulsform von der stationären Lösung abweicht, weisen charakteristische langsame Oszillationen auf. Mit Hilfe numerischer Methoden erfolgte eine detaillierte Charakterisierung dieser langsamen Oszillationen anhand des Ortsfrequenzspektrums. Dabei wurde ein inhärenter Mehrsolitonencharakter aufgedeckt, der zur Erklärung der beobachteten Schwingungen herangezogen werden kann. Im Experiment wurde eine Faserstrecke mit alternierender Dispersion entworfen und aufgebaut. Diese Faserstrecke erlaubt erstmalig eine experimentelle Beobachtung der Dynamik von nichtstationären DM-Solitonen. Weiter wurde im Experiment die Dynamik von Verbundzuständen aus DM-Solitonen, sogenannten Solitonenmolekülen, untersucht.

The propagation of optical solitary pulses, so-called DM-solitons (dispersion management, DM), and multi-pulse structures in glass fibers with alternating dispersion was investigated. An in-depth understanding of the properties of DM-solitons is of interest in the field of optical data transmission: they are used as the carrier of a bit of information. DM-solitons, whose pulse shape deviates from the stationary solution, exhibit characteristic slow oscillations. By means of numerical methods, a detailed characterization of the slow oscillations was done based on their spatial frequency spectrum. Thus, signatures of multi-soliton states were found, which provide an explanation of the observed oscillations. In the experiment, a fiber line with alternating dispersion was designed and constructed. That fiber line allowed, for the first time, an experimental investigation of the dynamics of non-stationary DM-solitons. Further, the dynamics of bound states formed out of DM-solitons, so-called soliton molecules, was investigated in the experiment.