单模光纤中光孤子传输特性的模拟研究文献综述.doc

浙江工业大学理学院 毕业论文（设计）文献综述 学生姓名： 张志杰 学 号： 专 业： 设计（）1.引言 1966年英籍华人(K. C. Kao)博士何克汉G. A. Hockham）联合发表了一篇划时代的论文《光频率介质纤维表面波导》，他提出利用带有包层材料的石英玻璃作为通信质。从此，重量轻、抗干扰能力强等诸多优誉为“光纤通讯之父”2009年诺贝尔物理学奖。0.85微米1.3微米波段多模光纤的通信系统，1.微米单模光纤通信系统，1.55微米单模光纤通信系统，通信。迫使光纤通信系统的速率不断提高由于放大器带宽的限制，要进一步加大WDM中信道数比较困难，这就急需将单信道码速率提高到0Gbit/s以至更高的码速率。对于0Gbit/s系统来说，由于码间距，光纤中色散及非线性效应带来的影响很大。[4]。 2.光孤子的形成机理 在光纤通信中，损耗和色散是限制传输距离和传输容量的主要原因。损耗使光脉冲在传输时不断而色散则使光脉冲在传输中逐渐展宽现光纤制造技术光纤的损耗降低到接近理论的极限值，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。 光纤的非线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。光纤色散，光纤中会使光脉冲产生压缩。在光纤的反常色散区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，实现超长距离的光孤子很窄，光间隔很小发生脉冲重叠干扰。图所示。 图1. 光孤子通信系统基本组成 由图所示光孤子源产生的光孤子流作为信息载体，利用光调制器将发送的信息调制到光孤子流。 被调制的光孤子流经掺铒光纤放大器（EDFA）和光隔离器后进入光纤进行传输。为了补偿光脉冲在传输过程中的能量损失，维持非线性效应，以平衡色散效应， 在光纤传输线路上需要周期地插入EDFA， 以保证脉冲的幅度和形状稳定不变。在接收端， 通过光孤子解调器和其它辅助装置将信号还原。 在实际应用当中，相邻孤子之间的相互作用、放大器的噪声以及光纤的衰减等因素都会影响光孤子的传输特性，限制光孤子的实际应用。为解决这些问题，由此涉及到的技术主要有：适合光孤子传输的光纤技术研究特定光纤参数条件下光孤子传输的有效距离，由此确定能量补充的中继距离，这样的研究不但为光孤子通信系统的设计提供数据，而且通常导致新型光纤的产生。光孤子源技术孤子源技术是超高速光孤子通信的关键。光孤子在光纤中稳定地传输，输出的光脉冲严格的双曲正割形，且振幅满足一定条件的光孤子通信试验系统大多采用体积小、重复频率高的增益开关DFB半导体激光器或锁模半导体激光器作光孤子源。它们的输出光脉冲是高斯形的，且功率较小，但经光纤放大器放大后，可获得足以形成光孤子传输的峰值功率。高斯光脉冲在色散光纤中传输时，由于非线性自相位调制与色散效应共同作用，光脉冲中心部分可逐渐演化为双曲正割形。光孤子放大技术光放大被认为是全光孤子通信的核心问题。光孤子在光纤的传播过程中，补偿这些损耗成为光孤子传输的关键技术之一。有两种补偿孤子能量的方法，一种是采用分布式的光放大器的方法另一种是集总的光放大器法即采用掺铒光纤放大器或半导体激光放大器。集总放大方法是通过掺铒光纤放大器实现的，其稳定性已得到理论和试验的证明，成为当前孤子通信的主要放大方法。光孤子开关技术设计全光开关速度快（达10-2s量级），转换率高（达100%），开关过程中光孤子的形状不发生改变。光孤子通信的优点国际国内研究意大利Matera等人利用从到波梅齐亚通信干线的色散位移光纤进行40Gbit/s单信道光孤子通信，无误码传送达500km。NTT的Sohara等人利用东京都市光纤网进行了40Gbit/s光孤子通信实验，使5ps孤子无误码传输距离超过1000km。在孤子实际传输过程中,存在很多扰动。孤子系统的通信容量。色散管理孤子(DMS)传输系统就是为了解决上述问题而提出的一种孤子传输技术它正、负色散光纤交替连接组成光纤线路来传输孤子脉冲。光孤子复用系统研究与线性通信系统一样，系统在光孤子通信研究中，在增加单信道码速率研究的同时也注意进行孤子波分复用研究。日本光孤子激光器光孤子放大器孤子研发的光孤子源种类繁多，有拉曼孤子激光器、掺饵光纤孤子激光器、增益开关半导体孤子激光器和锁模半导体孤子激光器等。光孤子技术在传输速度方面超短脉冲控制技术使速率提高到bit/s以上；在增大传输距离方面重定时整形再生技术减少ASE和光学滤波使传输距离提高到以上；获得低噪声高输出高