光孤子（Soliton），光孤子（Soliton）通信原理

光弧子通信原理

光弧子是一種特殊的ps 數量級上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而經過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光弧子通信就是利用光弧子作為載體實現長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

緣起

早在1973年，光弧子的存在就由美國貝爾實驗室的A.Hasegawa 從理論上推斷得出，并揭開了理論研究的序幕。直到1983年，貝爾實驗室的Mollenauer 研究小組首次研制成功了第一支銫芯鎖模孤子激光器CCL。隨后的一段時間內，Mollenauer 研究小組經過一系列的實驗，終于檢測出脈沖為10ps的光弧子經過10km傳輸無明顯變化，首次從實驗上證實了光弧子傳輸的可能性。

發展與現狀

在光弧子通信領域內，由于其具有高容量、長距離、誤碼率低、抗噪聲能力強等優點，光弧子通信備受國內外的關注，并大力開展研究工作。美國和日本處于世界領先水平。美國貝爾實驗室已經成功實現了將激光脈沖信號傳輸了5920km，還利用光纖環實現了5Gbit/s、傳輸15000km 的單信道孤子通信系統和10Gbit/s、傳輸11000km 的雙信道波分復用孤子通信系統；日本利用普通光纜線路成功地進行了超高20Tbit/s、遠距離1000km的孤立波通信，日本電報電話公司推出了速率為10Gbit/s、傳輸12000km 的直通光弧子通信實驗系統。在我國，光弧子通信技術的研究也有一定的成果，國家“863”研究項目成功地進行了OTDM光弧子通信關鍵技術的研究，實現了20Gbit/s、105km的傳輸。近年來，時域上的亮孤子、正色散區的暗孤子、空域上展開的三維光弧子等，由于它們完全由非線性效應決定，不需要任何靜態介質波導而備受國內外研究人員的重視。

問題與前景

全光式光孤子通信，是新一代超長距離、超高碼速的光纖通信系統，更被公認為是光纖通信中最有發展前途、最具開拓性的前沿課題。光孤子通信和線性光纖通信比較有一系列顯著的優點：一、傳輸容量比最好的線性通信系統大1個~2個數量級；二、可以進行全光中繼。由于孤子脈沖的特殊性質使中繼過程簡化為一個絕熱放大過程，大大簡化了中繼設備，高效、簡便、經濟。光孤子通信和線性光纖通信比，無論在技術上還是在經濟都具有明顯的優勢，光孤子通信在高保真度、長距離傳輸方面，優于光強度調制/直接檢測方式和相干光通信。

光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時，整形，再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術的難題，但目前已取得的突破性進展使我們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統中，有著光明的發展前景。