关于光孤子通信的思考
光孤子通信

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YOU !
—光孤子组
光孤子通信系统的构成框图
光纤传输系统 EDFA 孤子源 调制 探通信系统工作原理
光孤子源产生一系列脉冲宽度很窄的光脉冲(即光 孤子流),作为信息载体进入光调制器,使信息对光 孤子进行调制。被调制的光孤子流经掺铒光纤放大器 和光隔离器后,进入光纤中传输。为克服光纤损耗带 来的光孤子减弱,在光纤线路上周期性地插入EDFA, 向光孤子注入能量,以补偿光纤传输而引起的能量损 耗,确保光孤子稳定传输。在接收端,通过光检测器 和解调装置,恢复光孤子所承载的信息。
形宽度都不变的超短光脉冲(ps数量级)。
光孤子形成的原因
• 光孤子的形成是光纤的色散与非线性效应相互平衡的 结果。 • 色散——使经过光纤传输一定距离后的光信号出现波 形展宽的现象。 • 非线性效应——在入射光功率较强的条件下,光纤折 射率随光强度变化的现象(这种折射率随光强变化的 特性称为克尔效应)。
课外延展
克尔效应:指与电场二次方成正比的电感应双折射现象
放在电场中的物质,由于其分子受到电力的作用而发生 取向(偏转),呈现各向异性,结果产生双折射,即沿两个 不同方向物质对光的折射能力有所不同。 这一现象是 1875年J.克尔发现的。后人称它为克尔效应。
光孤子通信
光孤子通信的定义
• 光孤子通信——是利用光孤子作为载体 的通信方式。
光孤子通信的优点及应用前景
光孤子通信优点
• 1.容量大 • 2.误码率低、抗干扰能力强
• 3.可以不用中继站
• 4.可以工作于高温状态 • 5.可以进行波分复用,提高码速
光孤子通信的发展
• 光孤子通信目前仍处于探索和实验研究阶段 • 光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光 通信中,特别是在海底光通信系统中。有着极 大的发展前景
浅析光孤子通信技术

1 . 2光 孤子 形 的原 理
1 9 7 3年 , Ha s e g a wa 和T a p p e  ̄首 次 从 理 论 上 推 断 , 无 损 光
图 1光孤子 通信 示意 图
3光 孤子 通信 中的若干 关键技 术
3 . 1光孤子 放 大技 术
由 于光 纤 损 耗 的存 在 , 将 导 致 孤 子 的 能量 不 断减 小 , 因此 在 光 孤 子 通 信 系 统 中需 要 在 光 纤 上 每 隔 一 定距 离 对 光 孤 子 进
行放大 。最简单 的放大形式是沿光纤周期性 地增加一些光放
大器 , 其 增 益 调 整 到 正 好 补偿 两放 大器 之 间 的光 纤 损 耗 , 放大 器 的 间距 L是 一 个 重 要 的 设 计 参 数 , L越 大越 好 , 但 L要受 到
许 多因素 的限制 , 一般 只有 1 0 k m ̄ 3 0 k m, 以避免孤子在幅度、 宽度和 能量 上发生较 大变化 。孤子放大 的另一方法是分布 式 放 大技 术, 即沿光纤每隔一定距离向光纤注 入泵浦光 , 由于拉
种光纤通信 方式,光孤子通信 的基本原理如 图 1 所示 。光
孤子源产生光孤子脉冲流,要传输 的信号通过调制器对光孤 子流进行调制, 将信号加载于光孤子流上, 然后经功率放大器 放大后耦合到光纤中传输 。沿途有若干线路放大器 以补偿 光孤子的能量衰减, 同时平衡色散效应与非线性效应 , 保证光 孤子的幅度和形状稳定不变。接 收端 得到的光孤子载波经放 大 整形和解调后还 原为 原始信号 。 光孤子是理想的光脉冲, 其脉冲 宽度窄至皮秒级 。这 样,
中图分类号 : T N 9 2 9 . 1 1
文献标识码 : A
光纤通信中光孤子的传输特性分析

非线性 的作 用 ; 两 部 分 相乘 得 到 传 输距 离 h的 近 似解 结 果 。分 步 傅 里 叶 变 换 的 数 学 表 达 式 为
( 3 ) 式,
一
+ + i券一 i 7 I A 1 2 A
上 — a a A
—
( D + ) 【 ,
( 3 )
O
f
图 6 初 始 的两 个 基 态 孤 子
1 阶 光孤 子演变
动; 另一 方 面 , 将 MATL AB制 作 的 图像 , 适 当地 引入 到课 程 的电子 教 案 里 演示 , 不但 能 将 复 杂 的
物 理现象 变得 具体 生 动 , 而 且 能 让 学生 对 非 线 性
方程 的求 解方法 有 一 定 的 了解 , 同 时还 能 激 发 学
===
i y P 。 l 己 , l , 表示光纤中的非线性效应。 此时
散, , 分别 为二 阶和 三阶色 散 系数 , y 为 非线 性
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 6 — 0 5
通过 分 步 傅 里 叶 变 换 法 的 思 想 , 在 前 半 段 距 离
基金项 目:国家 自然科学基金( 1 1 1 0 4 2 0 1 ) ; 天津工业大学大学物理教学 团队( 2 0 1 0 一 c _ 1 8 )
d
6 aTa
式中: A( z , r )为 光 场 的 复 振 幅 , i为 虚 数 单 位 , T一 £ 一 卢 为时 间 参 量 ; 一 , V g是 群 速 度 色
其 中 , D 是 线 性 算 子 , D 一 一 z 茅+ 吉 杀,
表示 光纤 中的 色散 和损 耗 , 是 非线 性 算 子,
光孤子传输特性研究

光孤子传输特性研究随着现代通信技术的不断发展,光通信已经成为了广泛使用的通信手段,然而在光通信领域,如何提高信号传输效率和稳定性成为了研究的重点。
在这种背景下,光孤子传输技术的研究成为了一个备受关注的话题。
本文将详细探讨光孤子传输特性的研究现状和发展趋势。
一、什么是光孤子传输光孤子传输是一种特殊的信号传输方式,它利用的是一种自由传播的孤立波,像海洋中的海浪一样,这种波动在介质中传递而不损失能量和信息,因此具有非常好的传输特性。
相比传统的光信号传输方式,光孤子传输的优点在于传输过程中不需要引入额外的调制信号,可以实现更高的传输容量和更远的传输距离,适应于高速和长距离的信号传输。
二、光孤子传输特性研究进展对于光孤子传输的研究,最早可以追溯到上个世纪七十年代。
在随后的几十年中,学者们对该技术进行了广泛研究,取得了重要成果。
其中,光孤子的发现和研究是光孤子传输技术产生的基础,可以说是目前光孤子通信技术的重要里程碑之一。
随着技术不断进步,研究者们提出了一系列新的方法和技术工具来深入探究光孤子传输的特性和机制。
包括基于多种不同介质的光孤子传输模型研究、综合利用光信道非线性特性来提高信号传输稳定性的方法探索,以及通过纤芯非线性特性的优化来实现光孤子传输的技术突破等等。
三、发展趋势在未来的研究中,学者们对光孤子传输技术的发展趋势也提出了一些预测和期望。
首先,研究人员将继续努力提升光孤子传输技术的数据传输速率和传输距离,并开发出一系列新的传输介质和技术工具,以适应现代通信市场的需求。
其次,学者们将会进一步探究光信道非线性特性对光孤子传输的影响与作用,并优化相应的传输模型,以实现更高效、更稳定的光孤子传输的实现。
最后,研究人员还将进一步探索光孤子传输技术在其他领域的应用,例如在量子通信、生物医学等领域的研究。
总的来说,光孤子传输技术的研究具有广阔的前景和重要的应用价值。
在未来,学者们将继续在该领域进行基础性和创新性研究,为光通信技术的发展注入新的动力。
浅谈光孤子在光纤中传输的特性

影 响 光 孤 子 在 先 纤 中传 榆特 性 的 因 素 、光孤 子 在 先 纤 中的 传输 控 制 技 术 以及 偏 振 模 散 色影 响 下 先孤 子 的 脉 冲 传 输特 性 这 四 个 方 面 。
进 行 了较 为 详 细 的 分 析 与 阐述 .并 据 此论 证 了对 光孤 子 在 光 纤 中传 输 特性 进 行 研 究 在推 动 通 信 网络 应 用技 术 发展 过程 中所起 到 的 重
对 其他涉及 到公共利益的 民事案件提起公诉 ,这些案件应与国有 26.
资 产流失、垄断行为等相类似。特别是 当出现其他涉及公共利益 [林莉红 . 会学视野 下的 中国公益诉讼 0. 习与探索 , 0, 2 ] 法社 1 学 2 8 0 的案件 而没有合适的主体提起诉讼时 ,检察机关也应该提起民事 () 1.
要作用与意义。
关 键 词 :光 孤 子 ;光 纤 ; 传输 ;通 信
中 图分 类 号 :TN9 91 2 .1
文献 标 识 码 :B
文 章 编 号 :17 - 5 1 (o 2 3 0 6 - 2 6 1 6 3 2 1 )0 - 0 4 0
伴随着现代科学 技术 的发展与计算机网络技 术的不断完善 , 理想光纤传输通道下的理 想值 ,实际有损的光纤传输需要一 种性 人们对于高容量 、 高传输速率的通信要求也越来越高 ,光孤子通 质 、形态更 为稳定的孤子解来表述——平 均孤子 。这种孤子能够 信逐渐成为国内外相关学者的研究重点 。从理论上来说 ,光孤子 在各种非标准形态的初始脉冲条件下 ,表现 出类似弹性粒子的物 脉冲之所以能够 在光 纤介质 中高效、稳定 、长时间传输 ,是离不 理性特征 ,据此实现各种脉冲信号在光 纤介质 中长期 、稳定以及 开光孤子中群速度色散和 自 相位调制效应平衡的技术支持的。然 高效的通信传输 。 而 ,大量实践研 究结果表 明,在光纤介质实际通信机系统中 ,光 二 、影 响 光 孤子 在 光 纤 中传 输 特 性 的 因 素 孤子的传输特性会受 到诸多 因素的制约,影响光孤子光纤传输通 孤子解所考虑的仅仅是光纤在理想传输状态下脉冲信号传输 信的实现。因而 ,对光孤子在光纤中传输特性进行研究有着重要 能力 ,并不 具备 良好的实践操作能力。因此 , 我们要考虑到光纤 意义。笔者现结合实践工作经验 ,就这一问题谈谈 自己的看法。 介质传输通道在各种实践操作过程 中可能遇到的阻力及干扰。笔 光 孤 子 通 信 的 特 点 者认为 ,在当前技术支持下 ,能够对光孤子传输特性产生一定程 通过观察麦克斯 方程 组基本规律我们不难发现 ,光纤传输方 度影响的因素基本可以分 为两个方面 :一方面是光纤介质 自身特 程 中的光脉 冲子方程从本质上来说是广延非线性方程 的一种表现 性对光孤子传输特性造成 的影响 ,光纤介质的各种有限损耗 、色 形 式。一般 而言 ,在 单模光纤介质内做传输运动的光脉冲信号在 散都会使光孤子在光纤中的传输稳定性与效率受 到严重干扰 ;另 收到低阶 GV D和克 尔效应 的双重影响 ,光脉 冲信 号的具体脉冲 方面是整个光 纤传输系统中非线性相互作 用对光孤子传输特性 幅度通过光纤色散与光 纤非线性系数之 间的相互关 系来表述 。 造成的影响。 自 相位 、交叉相位的调制同样会不 同程度的导致光 通过这一脉 冲幅度基本公式我们可 以看到 ,色散长度与非线 孤子传输完整性 与及时性受到影响 。 性长度是决定光 孤子脉冲信号在沿光纤介质传输方 向脉冲过程中 三 、光 孤 子在 光 纤 中 的传 输 控 制 技 术 所 演变长度量 的两大关键 因素 ,通过对这两者影 响程度的测定 , 我们知道 ,无论是各种类型的脉冲信号 ,在光纤介质通信传
浅谈光纤通讯传输的常见问题与解决方法

浅谈光纤通讯传输的常见问题与解决方法摘要:光纤通信技术具有数据传输量大、抗干扰能力强、生产成本低、损耗低等显著优势,应用空间广。
我相信,在未来,现代技术的发展将为光纤通信技术的发展将提供支持和指导。
它将朝着更高的速度、更长的距离和更大的容量发展。
应用于更广泛的领域,为人们的生产和生活提供了支持。
关键词:光纤通讯传输;特点;问题前言目前,光纤通讯技术发展速度非常快。
该技术开辟了通信行业的新时代,使得信息的传播速度不断提升。
光纤通讯技术是一种新型技术,而且得到了互联网、信息技术等多种技术的支持,也因此赢得了大批用户。
光纤技术使得网速日益加快,与原有的通讯传输技术相比,其优势不可忽视。
除了信息传播速度显著提升之外,信息的传播质量、抗干扰能力亦是更上一层楼。
1光纤通讯传输技术的概述1.1概念光纤通讯技术主要是以光波为信息的传播载体,以光纤为传输介质的一种先进通信技术。
该技术的实现,除了得益于上述两个内容之外,还要有光检测器的支持。
光纤通讯技术需要对光进行调节,使其经过一系列变化,从而实现对信息的传输。
光纤通讯技术的传播速度之所以非常快,而且能够在短时间内传播大量的数据和信息,主要就是因为其容量够大,保密性和安全性极强,因此,在有限通信领域上,光纤通讯技术已经成为日益重要的信息传输方式。
信息主要是经由发送机传播,再由发送端输送到接收端,信息将经过一系列的调制与处理变成可以发送的载波,再通过接收机进行解调。
1.2光纤通讯传输技术优势1.2.1材料优势大光纤的主要材料是硅石玻璃,比起其他材料,该材料的成本很低,而且密度小于传统铜线材料,因此,在安装时十分方便,维修时也更加便捷。
在该种材料的支持下,对光缆进行施工的时候,会因光缆体积小巧,从而大大降低施工难度,这样必然会降低恶劣环境对施工造成的不利影响。
1.2.2大容量信息传输由于光纤的材料不同于传统电缆和铜线,因此,在波分复用技术的支持下,其会拥有大容量信息传输功能。
光孤子通信的基本原理

光孤子通信的基本原理
光孤子通信是一种基于光孤子现象的通信技术。
光孤子是一种特殊的光脉冲,它在传输过程中保持形状不变,即使在遇到光纤的弯曲、断裂等故障时也能保持稳定传播。
光孤子通信的基本原理可以分为以下几个步骤:
1. 信号产生:首先,发送端将需要传输的数据转换为电信号,然后通过电光转换将电信号转换为光信号。
2. 信号传输:然后,光信号在光纤中传输。
在这个过程中,光信号可能会遇到各种故障,如光纤的弯曲、断裂等,但这些故障不会改变光信号的形状,因此光信号能够稳定传播。
3. 信号检测:接着,接收端接收到光信号,然后通过光电转换将光信号转换为电信号。
4. 数据恢复:最后,接收端通过解调等技术将电信号转换为原始的数据。
光孤子通信的优点是抗干扰能力强,传输质量高,适合长距离、大规模的数据传输。
但是,它也需要先进的光电转换和解调技术,而且传输速度受到光纤特性和设备性能的限制。
浅论光孤子通信技术

31 适合 光孤子 传输 的光 纤技 术 .
研究 光孤 子通 信 系统 的一项 重要 任 务就 是评 价光孤 子 沿光 纤传输 的演
化情 况 。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 。 32 光孤 子源技 术 . 光孤 子源 是实现 超 高速 光孤 子通 信 的关键 。根 据理 论分 析 ,只有 当输 出 的光脉 冲 为严 格 的双 曲正割 形 ,且 振幅 满足 一 定条 件 时 ,光孤子 才 能在
光纤 中稳 定地 传 输 , 目前 ,研 究 和 开发 的光 孤子 源种 类繁 多 ,有拉 曼 孤子
激光 器 、参量 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 。现 在 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D B F 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 。理 论和 验均 已证明光 孤 子传 输对 波形 要求 并 不严 格 。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
具有 的优越性 ,从理论上阐 明光孤 子在 光纤通信 中部 分关键技术;并且 归纳 光孤子通信技术 的应 用前景。 [ 关键 词] 光孤子通信 关键 技术 中图分类号 :T 9 文献标识码 :A 文章编号 :1 7 -7 9 2 1 )0 1 0 6 0 N1 6 1 5 7( 0 O 2 0 2 - 2
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国一 位 造 船 工 程 师 S R s e 正 骑 马 沿 着 一 条 运 河 行 进 , .u s l
一
光孤 子 这 个 名词 , 先 出现 在 流体 力学 中。1 3 最 8 4年 英
从 物 理 角 度 上 看 , 个 波 的 波 形 就 是 一 个 波 包 。 波 包 这
收稿 1期 :0 7 0- 2 9 2 0 - 7 0
器 ( DF 应 运 而 生 , 光 纤 损 耗 已接 近理 论 极 限 , 决 了 E A) 使 解 光纤 损 耗 问题 。但 光纤 色 散 的 问题 却 日益 凸现 出来 。光纤 色散 是 指 光 脉冲 经 过 光 纤传 输 后 , 光 纤输 出 端 发 生 能量 在 分散 , 致 传 输 信 号 畸 变 , 光 纤 数 字 通 信 系 统 中会 使 信 导 在 号在 光纤 中传 输 一 段 距 离 后 信 号 脉 冲 展 宽 , 重 时 , 后 严 前
在 向前 传 播 的过 程 中速 度 是 恒 定 不 变 的 u 振 幅 是恒 定 不 ,
采 购 与 付款 内部 控 制 监督 检 查 的 内容 主 要 包 括 : 采 ①
购 与 付 款 业 务相 关 岗 位 及 人 员 的设 置 情 况 上 , 点检 查是 重
制 度 是 否 存在 漏 洞 。
对 监 督 检 查 过 程 中 发 现 的 采 购 与 付 款 内部 控 制 中 的 薄 弱 环节 , 位应 当采 取 措 施 , 时 加 以纠 正 和完 善。多 年 单 及 的 工作 实践 使 笔 者 深切 体 会 到 , 何 内部 控 制 制 度 都 不 是 任 完 美 无缺 的 ,特 别是 面 对 企 业经 济 活 动 中 出 现 的 新 问题 、
截 然 相 反 的 作 用 , 个 对 立 的 效 应 相 互 抵 消 之 时 , 是 形 两 就
状 保 持 不 变 的孤 立 波 产 生 之时 。 解 K V 方程 , 以得 到 方程 的一 个 特 解 : d 可
Y 一 / s c u ̄ = u2 e h l '2×(— t /x 学颜察 AT l科 S:
屠立刚 ( 天津铁道职业技术学院
天津 304 ) 0 20
关于 光孤子通信 的思考
【I 要】 | I 介绍了光孤子的产生, 光孤子通信的基本原理, 从非线性薛定谔方程入手阐述了光脉冲在光纤中克服
光纤色散保持波形不 变、 长距离、 稳定传输的过程, 出了光孤 子进入 实用阶段的一些 困难及解决办法, 提 指出光
K V 方程 : d
O / - Oy Ox O y Ox =) y Ot 6 / + / f
从 物 理 角 度 来 看 , d 方程 的第 3项 表 示 出 的正 是 介 KV 质 的 色散 作 用 , 它使 波 包 弥 散 , 们 把 它 叫做 色散 项 。 K V 我 d 方程 的第 2项 叫做 非 线 性 项 , 的作 用 是 使 波 包 能 量 重 新 它 分 配 , 包被 压 挤 。显 然 波包 同 时承 受着 弥 散 与 压 挤 两 个 波
速 度 离 开 船 头 , 着 运河 方 向迅 速 推 进 。 非 常 惊 奇 , 马 沿 他 策
跟 踪 观 察 , 看 到 水 峰 一 直 保 持 形 状 不 变 , 前 进 了 16 9 .0
对 高速 率 , 容 量 通 信 系统 的 需 求 日益 增 大 , 大 然而 , 纤 损 光 耗 与 光纤 色 散成 为 了两 大 障 碍 。 所 幸 的 是 , 铒 光 纤 放 大 掺
新 情 况 , 此 要 在 财务 制度 的框 架规 范 下 不 断创 新 工 作 理 因 念 , 的 放 矢 地 实 施工 作 举 措 , 之 不 断 完 善 , 时 俱 进 地 有 使 与
否存 在 采购 与付 款 业 务 不相 容 职 务 混 岗 的现 象 。 采购 与 ②
高 约 9米 , 长 约 03~0.5 米 。 这 个 波 峰 以 4m/ 4 s左 右 的
有 许 多 种 , 有 千秋 , 中光 传 送 技 术 以 它无 可 比 拟 的 众 各 其
多优 点 , 各种 传 输 技 术 中 独 占 鳌头 。 当今 世 界 信 息 量 的 在 8 0% 以上 是通 过 光传 送 网络 进 行 传 送 的 , 此 , 通 信 技 因 光 术成 为人 们 关 注 的 焦点 。随 着 信 息 业 务 的 快 速增 长 , 们 人
脉 冲 将 互相 重 叠 , 成 码 间 干 扰 , 加 误 码 率 , 响 光 纤 带 形 增 影
宽, 从而 限制 光 纤 的传 输 容 量和 传 输 距 离 。 过探 索 , 经 发现 光纤 非 线 性效 应 产 生 的 光 孤子 能 抵 消 光 纤 色 散 , 因此 , 利 用光 孤 子进 行 通 信 将成 为 2 1世 纪 最 有 发 展前 途 的通 信 方 式。
k 直 到 运河 拐 弯 处 才 消 失 。这 个 现 象 即 为 孤 立波 。 m,
19 8 5年 两 位 德 国科 学 家 K r we ot e g和 d is对 孤 e Vr e 立 波 的 形成 做 出 了解 释 , 出 它 是 介质 的 色散 效 应 和 介 质 指 非 线 性 效 应 共 同作 用 的 结 果 , 且 用 数 学 方 程 表 达 , 并 叫做
孤子通信是全新的超 高速、 大容量、 超长距 离的通信技 术, 其前景无限广阔。
【 关冀词】 光孤子 掺铒光纤放大器 光纤色散 薛定谔方程 K V方程 d
通信 网一 般 由交 换 与 传输 两大 部 分 组成 。 输 的技 术 传
他 发 现 由两 匹 马拉 着 前 进 的船 在 运河 内突 然停 止 时 , 头 船 水 面 上 形 成 了 一个 大 的水 峰 。水 峰 光 滑 巨 大 , 一 个鼓 包 , 像