Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (Robusting), 信区: Physics
标  题: 光孤子通信简述
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jan  5 18:49:44 2003) , 转信

 

2002-11-27



　　光纤通信中，限制传输距离和传输容量的主要原因是“损耗”和“色散”。“损耗
”使光信号在传输时能量不断减弱；而“色散”则是使光脉冲在传输中逐渐展宽。所谓
光脉冲，其实是一系列不同频率的光波振荡组成的电磁波的集合。光纤的色散使得不同
频率的光波以不同的速度传播，这样，同时出发的光脉冲，由于频率不同，传输速度就
不同，到达终点的时间也就不同，这便形成脉冲展宽，使得信号畸变失真。现在随着光
纤制造技术的发展，光纤的损耗已经降低到接近理论极限值的程度，色散问题就成为实
现超长距离和超大容量光纤通信的主要问题。

　　光纤的色散是使光信号的脉冲展宽，而光纤中还有一种非线性的特性，这种特性会
使光信号的脉冲产生压缩效应。光纤的非线性特性在光的强度变化时使频率发生变化，
从而使传播速度变化。在光纤中这种变化使光脉冲后沿的频率变高、传播速度变快；而
前沿的频率变低、传播速度变慢。这就造成脉冲后沿比前沿运动快，从而使脉冲受到压
缩变窄。

　　如果有办法使光脉冲变宽和变窄这两种效应正好互相抵消，光脉冲就会像一个一个
孤立的粒子那样形成光孤子，能在光纤传输中保持不变，实现超长距离、超大容量的通
信。

　　光孤子通信是一种全光非线性通信方案，其基本原理是光纤折射率的非线性（自相
位调制）效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条
件（光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大）下，光孤子能够长距离不变形地在光
纤中传输。它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制，其传输容量比当今最
好的通信系统高出1~2个数量级，中继距离可达几百km。它被认为是下一代最有发展前途
的传输方式之一。

　　从光孤子传输理论分析，光孤子是理想的光脉冲，因为它很窄，其脉冲宽度在皮秒
级（ps，即s）。这样，就可使邻近光脉冲间隔很小而不至于发生脉冲重叠，产生干扰。
利用光孤子进行通信，其传输容量极大，可以说是几乎没有限制。传输速率将可能高达
每秒兆比特。如此高速将意味着世界上最大的图书馆――美国国会图书馆的全部藏书，
只需要100秒就可以全部传送完毕。由此可见，光孤子通信的能力何等巨大。

摘自《光纤在线》



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