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1、2010年知23期SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技光孤子通信技术及前景展望王博李利平（黄河科技学院河南郑州450063）【播 要】光孤子通处具有客童大、误马率低.抗干扰能力呂、不用中竝站&轻点被认为是聂有发農赫途的下一代通传技水之一。丈* 介貂了光掠子通仕系统工作原理，并对运技术的研究现状进行了总结对总用前素进行了展望。【关键询】坯子；通仕；籾录Abstract Opical aokton communication which has （he characters such as ultra-high capacity Jow error codes ra
2、te strong anti -interference ability ultra-iong distance ?t ai.v is considered one of the most promising communication modes in the next generation optical communication. This article presenta the basic principle of optical soliton communication sydtem and summarizes the progress with regard to thi&
3、 system in recent years and predicts the prospect al last.Key wordsSolution ；Communicalion ； Prospect0引言1834年，一英国海军工程帅注怠到这样-个现2 在-条窄河逍 中，迅速拉着一条船前进，当熾突然停F来时在船头形成一个孤立的 水波并迅速前进，而波的形状、幅度却维持不变直到2-3千米以后才 消失。这个现象就是it立玻现象孤立波在相互娅撞后,仍然能保持各 自的形状和速度不变，好俅单个粒子一样，因此人们乂把孤立波称为 孤子叫1973年，孤子的观点尸始引人通信系统。当光纤的入纤功率堆加 到足够大时
4、，由于光纤折射的非线性现象会导致光脉冲前沿速度减 小后沿速度增加，脉冲被堀窄。当光脉冲的圧缩和山于群速度色散引 起的光脉冲展宽相平衡时，在-定条件下就会产生种保持形状不变 的光脉冲形成光孤子現 但楚直到1980年Mollenauer研究小组才在 贝尔实验室肯次观察到了孤子孙冲证实了光孤子存在叫曲于光孤子 能够长距离不变形地在光纤中传播因此完全抿脱了色散对传输速度 和通倍容敌的限制.被认为是悬有发展前途的卜一代通侑技术之一， 受到世界各国的重视1 孤子通儈系统光孤子通信系统的墓本结构如图1所示。传输信号通过调制器加 哉到孤子源产生的超短脉冲上经过播钳光纤放大器(EDFA)放大后 耦合到光纤中传输
5、。在传綸中耍堆加若于放大器以补偿光脉冲能经损 失同时平衡色散效应和非线性效应以保还脉冲的幅度和形状稳定 不变。接收瑞通过光电检測器将收到的孤子侑号还原，光孤子激是光功率満足一定耍求的町提供波形稳定无啊啾变换 限制的双曲正割波形或离斯波形光脉冲序列的光源绘实现光孤子通 信的关馋部件。単期的孤子祿主要有色心品体孤子激光器.半导体孤 子激光器和拉曼孤子激尤爲等叫现在研究使用较多的楚有侦模外脱 半导体激光器和增益开关分布反馈半导体激光為零。锁模外脫半导体 激光器产生的脉冲波形絞好且频卒蜩啾成分较低，但结构复杂稳定 性差堆益开关分布反馈半导体激光器体积小重发频率高无删啾. 可自启动并易于与光纤连接，结构
6、较简单。光孤子在光纤传输的过程中存在-定的损耗尽管不会改变孤尹 的形状但其細度圈传输更离的增加会衰减,因此为了保证长距离的 通信要在光孤子传输的过程中不断补充其损失的能就。常见的补偿 方法冇两沖：一种是分布式的光放大器方法利用非线性效应的受激 拉曼做射放大。其优点是光纤本身就見放大介质缺点楚需耍矗功率 激光器作为产生拉曼斂射的泵浦源此外它还会引入一定的噪声因 此这种力法应用较少。另一种見釆用集总的光放大器方法便用集总 的掺钾光纤放大器(EDFA)对孤子进行放大。理论和实骏都已证明这 种放人器稳定性能良好R适用范围广成为目前孤子通信普迫采用 的放大方法。2研究现状由于光孤子通信具有良好的发展前兼
7、引起世界各国科学家的兴 經待别是利用现有光纤网逬行孤子通信取得令人振奋的结果山以来. 更引起了人们对园子通信研究的热情。冃炯对孤子通信技术研究主要 集中在以下几个方面：一足进行孤子传输实的。许多发达国家都建立了孤子传输实脸系 统在传输回路上设迓若干放大器，仿号绕冋路传输许多圈可以模拟 儿万千米的长距离传输。其中比较着名的是日本NTT研究所利用东 京祁市光纤网进行了 20Cbit/s光孤子通信实验叫旨次实现了室外光 孤子无误码传输传输距离达到10000千米以上为孤子通侑的实际 应用奠定了基础。二；E色做仔理孤子研究。由于放大器的引入，会给通侑系统带来 自发韬射嗓弼。且会Rfi著放大器的塩益成正比
8、增加，自发噪阿与孤子 频谱權合会引;E5I子中心频車的位移引起系统谋码事的增加这就 是菲名的G.H效应叫传统的光孤子传输均采用色散位移光歼，为了进 行孤于通信,必须利用色散补偿在色敢补偿系统中传输光孤子与常 规孤子不同它的掘辐和脉宽都呈現周期性变化因此称为色斂臂理 孤子。大就科学家对各种补偿方法进行了研究叫结果表明：色散管理 孤子不仅有利于对现有光纤通信系统进行升级，而且不需要增加附属 设涪，妲扼子通倍系统模式的最佳选AL三雄光折变空问孤子和時孤子技术研究。隔着孤子通信系统研究 的深人人们又提岀了许多新的孤子技术，其中校有代表性的是光折 变空间篦子和暗孤子技术叫但这些研究大多都处于理论研究和基
9、础 的实验阶段能否应用还有待于进一步的验证。找国的孤子研究起步较娩甲期主要集中在斑子通佶理论和墓砒 实验研究取得了一定的成果厲叫但由于基础薄刘投人经费不足等诸 多因索限制，各项研究工惟一宜进展缓慢与国际先进水平尚有较大 的差距。3应用前景光孤子通信作为非线性光纤通信系统具有与现在应用的线性通 信系统不同的特点，苴优勢将在高码率通信系统中显示出来。在未来 超髙速长8F离跨海洋光纤通佶系统和城市大容it通涪网的建立中光 孤子通借足一个首选的龜要通信方式。光孤子通信能否迅速实用将取 决于这一技术本身的发展及客观现实的耍求，经济上的合理性与技术 上的可fit性是决定因索当单信道码速率超过40Cbit/8时光楓子通 倍对线性通倍系统尺有很長的竟争能力。近来世界各国都在加紧进行 光风子通信实用化的研究工作力争早日在单信10 40Gbit/8以上的系 统中应用光孤子通信。4结束语尽竹利用光孤子进行通倍传输尚需烧决一系列具体问题，其实用 化进程受到很多客观因索的限制但光孤子通信所具(下转第22页)
