光孤子（Soliton）,光孤子（Soliton）通信原理

光孤子（Soliton），光孤子（Soliton）通信原理

光弧子通信原理

光弧子是一种特殊的ps 数量级上的超短光脉冲，由于它在光纤的反常色散区，群速度色散和非线性效应相互平衡，因而经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光弧子通信就是利用光弧子作为载体实现长距离无畸变的通信，在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

缘起

早在1973年，光弧子的存在就由美国贝尔实验室的A.Hasegawa 从理论上推断得出，并揭开了理论研究的序幕。直到1983年，贝尔实验室的Mollenauer 研究小组首次研制成功了第一支铯芯锁模孤子激光器CCL。随后的一段时间内，Mollenauer 研究小组经过一系列的实验，终于检测出脉冲为10ps的光弧子经过10km传输无明显变化，首次从实验上证实了光弧子传输的可能性。

发展与现状

在光弧子通信领域内，由于其具有高容量、长距离、误码率低、抗噪声能力强等优点，光弧子通信备受国内外的关注，并大力开展研究工作。美国和日本处于世界领先水平。美国贝尔实验室已经成功实现了将激光脉冲信号传输了5920km，还利用光纤环实现了5Gbit/s、传输15000km 的单信道孤子通信系统和10Gbit/s、传输11000km 的双信道波分复用孤子通信系统；日本利用普通光缆线路成功地进行了超高20Tbit/s、远距离1000km的孤立波通信，日本电报电话公司推出了速率为10Gbit/s、传输12000km 的直通光弧子通信实验系统。在我国，光弧子通信技术的研究也有一定的成果，国家“863”研究项目成功地进行了OTDM光弧子通信关键技术的研究，实现了20Gbit/s、105km的传输。近年来，时域上的亮孤子、正色散区的暗孤子、空域上展开的三维光弧子等，由于它们完全由非线性效应决定，不需要任何静态介质波导而备受国内外研究人员的重视。

问题与前景

全光式光孤子通信，是新一代超长距离、超高码速的光纤通信系统，更被公认为是光纤通信中最有发展前途、最具开拓性的前沿课题。光孤子通信和线性光纤通信比较有一系列显著的优点：一、传输容量比最好的线性通信系统大1个~2个数量级；二、可以进行全光中继。由于孤子脉冲的特殊性质使中继过程简化为一个绝热放大过程，大大简化了中继设备，高效、简便、经济。光孤子通信和线性光纤通信比，无论在技术上还是在经济都具有明显的优势，光孤子通信在高保真度、长距离传输方面，优于光强度调制/直接检测方式和相干光通信。

光孤子技术未来的前景是：在传输速度方面采用超长距离的高速通信，时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大传输距离方面采用重定时，整形，再生技术和减少ASE，光学滤波使传输距离提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术的难题，但目前已取得的突破性进展使我们相信，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系统中，有着光明的发展前景。