非线性傅里叶域中的数字反向传播

相干光纤通信系统中的非线性和色散传输损伤通常通过数值求解描述链路中信号演化的非线性薛定谔方程来补偿。该技术称为数字反向传播。典型的数字反向传播算法基于分步傅里叶方法，其中信号必须在时间和空间上离散化。然而，需要在时间和空间上同时离散化使得数字反向传播的实时实现成为一项具有挑战性的问题。本文提出了一种基于非线性傅里叶变换的数字反向传播快速算法。作为概念验证，主要重点放在具有正常色散的光纤上，以避免信号中孤子分量问题。然而，研究表明若信号功率足够低，该算法也适用于反常色散。由于由非线性薛定谔方程控制的信号空间演化可通过简单的相移在非线性傅里叶域中解析地逆转，因此无需对空间域离散化。所提算法仅需 $\mathcal{O}(D\log^{2}D)$ 次浮点运算即可对由 $D$ 个样本给出的信号进行反向传播，且与光纤长度无关，因此对于实时实现极具前景。通过数值仿真说明了这种新方法的优点。