Propagazione non lineare degli impulsi nelle fibre ottiche e simulazione con MATLAB

Le fibre ottiche sono guide d'onda dielettriche utilizzate nel settore delle telecomunicazioni per trasmettere informazione sotto forma di impulsi luminosi ad alta frequenza. Sono solitamente realizzate a partire da silice opportunamente drogata, anche se ne esistono diverse varianti. Rispetto ai cavi coassiali, consentono al segnale di propagarsi a velocità più elevata e con un'attenuazione inferiore e, così, permettono la semplificazione dell'infrastruttura che richiede meno amplificatori e la disponibilità di una banda più vasta. A causa della loro struttura e delle proprietà fisiche del dielettrico, vi sono, tuttavia, degli effetti di dispersione, modale e cromatica, che causano una dilatazione temporale del segnale, e di non linearità, che ne modifica le componenti spettrali. Questi fenomeni vengono descritti dall'equazione di Schrödinger non lineare (NLSE), un'equazione differenziale che governa l'evoluzione del campo elettromagnetico lungo la fibra ottica. L' evoluzione della forma dell'impulso lungo la direzione di propagazione può portare a fenomeni di interferenza intersimbolica che richiedono la diminuzione della velocità di trasmissione. Per ottenere un sistema di comunicazione ottimale risulta utile simulare la propagazione del segnale nella fibra ottica. Si realizza, dunque, un'applicazione MATLAB che permette di risolvere la NLSE (e la sua versione più generalizzata) con il metodo numerico dell'evoluzione passo-passo in trasformata di Fourier. Il programma permette di configurare manualmente alcuni dei parametri fisici della fibra simulata e del suo input; visualizza, poi, l'andamento dell'intensità del segnale in funzione della distanza. Inoltre, dispone di una semplice interfaccia grafica.