光孤子通信及其展望

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。

光孤子通信及其展望
桂厚义
【期刊名称】《电信快报：网络与通信》
【年(卷),期】2005(000)003
【摘要】利用光孤子(soliton)传输信息的新一代光纤通信系统能真正做到全光通信,无须光电转换,可在超长距离、超大容量传输中大显身手,是光通信技术上的一场革命.文章介绍了光孤子通信的基本原理、光孤子的产生、光孤子通信系统的基本结构及其关键技术,描述了近几年光孤子研究取得的进展和传输试验情况,最后展望了光孤子通信的前景,它是21世纪最有发展前途的通信方式.
【总页数】3页(P18-20)
【作者】桂厚义
【作者单位】武汉邮电科学研究院,湖北省武汉市,430074
【正文语种】中文
【相关文献】
1.光孤子通信技术及前景展望 [J], 王博;李利平
2.光孤子通信的研究及其展望 [J], 林蓉
3.光孤子通信技术的应用与展望 [J], 宋有才
4.光孤子通信研究的现状与展望 [J], 杨伯君; 李荣华
5.光孤子通信的研究及其展望 [J], 林蓉
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光纤通信技术的应用与前景摘要：光纤通信是目前常用的一种信息传输技术，他可以快速、准确的将信息利用光波传输到指定的位置，有极高的传播效率而且传输过程不易受到外界的干扰。

因此，光纤通信传输技术可以有效提升信息传播的时效性、安全性和稳定性。

本文就光纤技术及其目前的应用做了一个简单的分析，并对其今后的发展前景进行了展望。

关键词：光纤通信;传输技术;发展趋势光纤通信技术的发现和使用对科学、社会和经济的进步起到了不可忽略的作用，可以说是一次科技的变革。

目前，现代通信网络的主要框架就是基于光纤通信技术而进行的搭建的，它可以看作是现在信息网络的构成和传输的最重要的一种技术实现方式，同时，光纤通信技术也是现如今互联网发展过程中最重要的基础技术之一。

光纤通信技术由三个重要的组成部分，分别是光源、光纤和光电微波探测器(PD)。

光纤通信具有极高的传输效率，它是目前所有波导传输通信方式中传输损耗最低的传输方式。

其中光源是由光源器件所产生，光波的接收主要靠光电微波探测器（PD）。

信息数据的产生和交换是通过通信网络进行的，而光纤正是将这些通信网络进行连接的重要载体，起到的是桥梁的作用。

通信网络主要包括：城域网、蜂窝网、局域网、接入网、核心网、数据中心网，卫星通信网等，这些通信网络之间的通信目前绝大多数的实现形式都是通过光纤实现的。

由此可见，由光纤通信技术作为基础所构成的传输网络是目前最重要的承载网络。

信息时代的来临，各种新技术层出不穷，例如：物联网、大数据、AI、6G等，这些新技术对于信息传输的要求更高，光纤通信作为信息传输的主要方式，面临的压力可想而知，需要进行优化和升级。

如何使传输的延时更低，如何有效增大信道的容量，如何搭建一个更加智能化的光纤通信系统，是未来光纤通信技术进行发展的重要趋势。

一、光纤通信技术概述我国光纤通信的发展虽然时间不长，但是十分迅速，从目前的实际应用中，其发展主要可以分为如下几个部分：单模光纤、室内光缆、接入网光缆、塑料光缆以及通信光缆。

光折变空间光孤子的研究进展光折变空间光孤子是一种在非线性介质中传输的一维光波，其特点是能够在传输过程中保持形状和能量不变。

这种特殊的光波在光子学、通信和信息处理等领域具有重要的应用价值，因此引起了科研人员的广泛关注。

本文将探讨光折变空间光孤子的基本概念和研究进展。

一、光折变空间光孤子的基本概念光孤子是一种波动现象，具有孤立传播的性质，能够在介质中传输而保持形状和速度不变。

光折变是指其中介质的非线性响应随着光波传输而改变的现象。

光折变可以影响光波的光程，使其产生相位和幅度的调制，进而形成光孤子。

光折变空间光孤子是在介质中由光传播而形成的稳定的孤立光波。

光折变空间光孤子的形成可以通过控制光波的强度和相位来实现。

一种常用的方法是利用非线性介质中的非线性折射率效应，通过适当选择介质的非线性系数和光波的频率、强度等参数来调控光波的传播特性。

另一种方法是利用光纤波导等结构中的非线性效应，通过适当设计波导结构来实现光波的孤子传输。

光折变空间光孤子的研究自20世纪80年代开始，随着光子学和光通信技术的发展，其在传输和处理光信号中的应用越来越受到重视。

研究人员在光折变空间光孤子的形成机制、传输特性、应用等方面取得了许多重要的进展。

1.形成机制：研究人员通过理论模拟和实验观测发现，光折变空间光孤子的形成与介质的非线性响应、光波的传播特性等因素密切相关。

他们通过调控光波的强度、波长和频率等参数，以及设计非线性介质的结构和性质，实现了对光孤子的有效控制。

2.传输特性：研究人员发现，光折变空间光孤子具有稳定的传输性能，能够在介质中传输一定距离而不发生衰减或扩散。

他们通过理论分析和实验验证，在光波传输过程中研究了光孤子的形变、速度、功率衰减等特性，为光孤子的应用提供了理论支持。

3.应用：光折变空间光孤子在光子学、光通信和信息处理等领域具有广泛的应用价值。

研究人员利用光孤子的稳定传输特性，设计了一系列光信号处理器件和系统，如光纤通信设备、光波导器件、光学存储器等，为光通信和信息处理技术的发展做出了贡献。

摘要孤子现象存在于众多领域中，自孤子波在十九世纪被发现以来，孤子理论始终是数学、物理学和通信等领域中重要的研究方向。

光孤子的形成是光脉冲线性的时间域色散被非线性的自位相调制过程平衡。

光孤子不仅仅是一个重要的科学研究方向，它同时具有重要的应用前景，可能成为新一代的光通信传输模式和高速全光开关。

本文详细介绍了光孤子的基本理论及处理方法，光孤子通信的基本原理及其发展现状。

基于光孤子通信系统中孤子脉冲的传输所满足的变系数非线性薛定愕方程，研究了孤子脉冲的传输系统的关键技术。

主要的技术有:光孤子源：分析了三阶色散和五阶饱和吸收等高阶非线性效应对被动锁模光纤环形孤子激光器的稳定性的影响, 通过路径平均非线性薛定谔方程的求解,获得了被动锁模光纤环形孤子激光器稳定运行的条件。

用绝热近似法以及通过主动锁模光纤环形孤子激光器稳态锁模方程的求解，获得了这种激光器输出孤子脉宽的近似表达式和精确表达式，并对它们的适用范围进行了比较。

分析了一种新型的主被动锁模光纤环形孤子激光器.通过路径平均非线性薛定得方程的求解.获得了激光器稳定运行的条件，并作了数值模拟。

脉冲在色散缓变光纤中的传输特性和规律:光纤损耗引起孤子幅值指数下降，指数缓变色散起到放大作用，正好能够补偿光纤损耗引起的幅值下降；光纤色散变化参量引起孤子中心位置随传输距离作非线性漂移。

光孤子放大器：用常规掺铒光纤放大器放大超短光孤子存在一个重大困难,就是在放大过程中光纤非线性效应会引起孤子波形及频谱畸变,使得输出脉冲不再具有孤子特性,从而影响系统性能。

提出一种利用掺铒光纤环镜放大超短光孤子的新方法。

AbstractSoliton phenomena exist in many fields, from the soliton wave was found in the nineteenth century, since the soliton theory has always been mathematics, physics and important areas of communication research. The formation of soliton pulse dispersion is linear time-domain nonlinear process of self phase modulation balance. Soliton is not only an important research direction, it also has important applications, may become a new generation of optical communication transmission mode and high-speed all-optical switch. This paper describes the basic theory of optical solitons and treatment, the basic principle of optical soliton communication and its development status. Optical soliton communication systems based on soliton pulse which is satisfied by the transmission of variable coefficient nonlinear Schrödinger equation stunned to study the soliton transmission system of key technologies. The main technologies are:Soliton Source: analysis of five third-order dispersion and higher-order nonlinear effects such as saturable absorber for passive mode-locked fiber ring soliton laser stability, the average through the path of solving the nonlinear Schrödinger equation to obtain the passive lock mode fiber ring soliton laser stable operation conditions. Adiabatic approximation and by using active mode-locked fiber ring soliton laser mode-locked steady-state equation to obtain the laser output soliton pulse width of this approximate expression and precise expression, and their scope of application were compared. A new analysis of passive mode-locked fiber ring soliton laser. Through the path set at the average nonlinear Schrodinger equation. Obtain the conditions for stable operation of the laser and the numerical simulation. Pulse in dispersion-decreasing fiber in the transmission and law: the fiber loss caused by soliton amplitude fell, the index slowly varying dispersive amplification play, just to compensate for fiber loss due to decline in amplitude; fiber dispersion parameters caused changes in the center of soliton with the transmission distance for linear drift.Soliton amplifiers: the conventional erbium-doped fiber amplifier there is an ultrashort optical soliton major difficulties is that in the amplification process may cause nonlinear effects in optical fiber soliton waveform and spectrum distortion, making the output pulse is no longer with the solitons, thus affecting the system Performance. A proposed use of erbium-doped fiber loop mirror to enlarge A new method of ultrashort optical solitons.目录第一章概述 (1)1.1光孤子的基本概念 (1)1.2光孤子的特点 (2)1.3 光孤子的研发历程 (2)第二章光孤子传输基础及其系统关键技术 (5)2.1光孤子传输基础 (5)2.1.1光孤子形成的机理 (5)2.2 光孤子传输原理 (5)2.2.1光纤中光孤子传输遵循的非线性薛定愕方程 (8)2.2.2光孤子传输的基本性质 (10)2.2.3影响光纤孤子传输特性和传输容量的主要因素 (11)2.3 光孤子传输系统及其关键技术 (14)2.3.1 光孤子传输系统 (14)2.3.2 系统的关键技术 (15)2.4 光孤子传输系统实验研究现状及展望 (17)第三章光孤子源 (18)3.1光孤子源实验研究 (18)3.1.1. 增益开关半导体激光器 (18)3.1.2 F-P滤波器 (21)3.1.3 掺饵光纤放大器 (22)3.2 被动锁模光纤环形孤子激光器 (22)3.2.1被动锁模光纤环形孤子激光器的结构和工作原理 (23)3.2.2激光器稳定性的分析 (24)3.3 主动锁模光纤环形孤子激光器 (27)3.3.1主动锁模光纤孤子激光器的结构 (27)3.3.2主动锁模孤子激光器输出的孤子脉冲宽度与其结构参数的关系 (28)3.4 主被动锁模光纤环形孤子激光器的结构 (33)3.4.1 数学模型 (34)3.4.2 数值模拟 (35)3.4.3 激光器稳定性的分析 (36)第四章光孤子放大器 (40)4.1 掺饵光纤放大器（EDFA） (40)4.2掺饵光纤放大器的一般特性 (41)4.3 超短光孤子在掺铒光纤放大器中的放大 (42)4.4 超短光孤子在放大环镜中的放大 (44)总结 (49)致谢 (50)参考文献 (51)第一章概述1.1光孤子的基本概念"孤子"是英文soliton的译名，最早是英国海军工程师于1834年偶然发现的船舶在河流中航行时形成的一种特殊的形状不变的水波，称为孤子波（solitorywave）。

电子科技大学光电信息学院课程论文课程名称新技术专题任课教师于军胜吴志明周晓军刘永学期2012—2013（2）学生姓名骆骏学号20100510600232013年6 月25日光孤子通信技术摘要：介绍了光孤子的产生、光孤子通信的基本原理及其关键技术，展望了光孤子通信的前景。

关键词: 孤子;光孤子通信; 光纤; 掺饵光纤放大器; 前景1.引言我们正处在信息时代，人类所产生的信息每几个月就要翻一番，大量信息的传输正在逐渐耗尽现有的带宽。

光纤通信系统因其信道容量大、传输速率高、传输距离不受限而倍受青睐。

光孤子由于能保持形状无畸变地沿光纤传输，所以成为光纤通信的理想载波脉冲，可望用于未来超长距离大容量的传输系统中，因此光孤子通信系统被认为是第5代光纤通信系统，是21世纪最有发展前途的通信方式。

2.光孤子的产生2.1光孤子的发现发现孤子现象源于1834年，英国海军工程师Scott Russell注意到，在一条窄河道中，迅速拉一条船前进，当船突然停下来时，就会在船头形成一个孤立的水波迅速离开船头，并以14～15 km/h的速度前进，而波的形状、幅度维持不变，前进了2～3 km才消失，这就是著名的孤立波现象。

孤立波是一种特殊形态的波，仅有一个波峰，可以在很长的传输距离内保持波形不变。

但直到1964年，人们才从孤立波现象中得到启发，引入了“孤子”概念。

所谓孤子，是指像粒子那样的孤立的波包，能始终保持波形和速度不变，具有在互相碰撞后，仍能保持各自的形状和速度的特性。

当这种现象出现在光波中时就称为光孤子。

2.2光孤子形成原理1973年，Hasegawa和Tappert首次从理论上推断，无损光纤中能形成光孤子。

他们认为，当光脉冲在光纤中传播时，光纤的色散使得光脉冲中不同波长的光传播速度不一致，结果导致光脉冲展宽，限制了传输容量和传输距离。

但当光纤的入纤功率足够大时，光纤中会产生非线性现象，它使传输中的光脉冲前沿群速度变大，后沿群速度变小，其结果是使脉冲缩窄。

光孤子通信技术的应用与展望作者：宋有才， SONG You-cai作者单位：阜阳师范学院,计算机与信息学院,安徽,阜阳,236041刊名：阜阳师范学院学报(自然科学版)英文刊名：JOURNAL OF FUYANG TEACHERS COLLEGE(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2009，26(2)被引用次数：0次1.李鉴增.陈新桥光纤传输与网络技术 20092.李玉权光通信的基本原理和关键技术 20083.亚里夫现代通信光电子学 20084.杨祥林光纤孤子通信系统技术的新进展 1994(13)5.杨祥林全光接力通信技术 1992(22)6.Agrawal G P Nonlinear Fiber Optics 20067.Agrawal G P Fiber-Optic Communication Systems 20078.Moleaguer F.Stolen R H.Gordon J P Experiment observation of Pico second pulse narrow inland solutions in optical fibers 1980(13)9.Nakazawa M.Suzuki V.Yamada E Experiment demonstration of soliton data transmission over unlimited distances with soliton control in time and frequency domains 1993(03)1.期刊论文陈可中.杨启庆.杨卫.覃玉荣.黄志洵光纤通信中的光孤子-广西大学学报(自然科学版)2000,25(1)论述光孤子通信,着重叙述光孤子的物理概念、光纤损耗对光孤子的影响以及对光孤子放大怎样补偿光纤损耗,从而使光孤子传输数千公里后仍保持波形和振幅不变.2.会议论文李齐良.林理彬.陈向东.唐向红.刘贵昂.王慧.喻起林光纤通信中光孤子传输的非线性问题2002本文研究了光纤通信中存在损耗的时候,光孤子的幅度随传距离z的变化关系,结果得出光孤子的幅度随距离呈指数衰减.3.学位论文张妍光孤子通信系统传输特性及其偏振模色散的研究2004光纤通信系统以其传输速度快、传输距离远、信息容量大、保密性强等优势而备受人们的青睐，并已成为现代通信的主体。

光孤子传输原理及应用于光通信系统光通信作为一种高速、大容量、低损耗的通信方式，已成为当今通信领域的重要研究和应用方向。

为了进一步提高光通信系统的传输速率和容量，光孤子传输技术应运而生。

本文将介绍光孤子传输的原理及其在光通信系统中的应用。

一、光孤子传输原理光孤子是指一种具有自包络和自调制特性的光信号，其形态稳定且能够长距离传输而不发生形状变化。

光孤子传输是利用非线性效应和色散的互相抵消来实现的。

具体来说，光孤子传输通过与光纤中的色散和非线性效应相互作用来保持波形，从而抵消色散造成的信号失真。

在光孤子传输中，非线性效应主要包括自相位调制和光纤中的拉曼散射。

自相位调制是指光波在光纤中传输时，由于非线性光学效应而引起的相位调制。

而拉曼散射是指光波在光纤中发生的一种非线性散射现象，它可以在光纤中引入非线性光学效应，从而影响光信号的传输。

光孤子传输的关键是通过调整非线性效应和色散效应之间的相互作用，使其互相抵消，从而实现信号的长距离传输。

通过合理设计光纤结构和光子器件，可以减小信号的失真和衰减，提高传输距离和传输容量。

二、光孤子传输在光通信系统中的应用光孤子传输技术具有许多优点，使其成为光通信系统中的热门技术之一。

以下是光孤子传输在光通信系统中的几个重要应用。

1. 高速光传输：光孤子传输技术可以实现高速率的光信号传输。

由于光孤子的波形稳定性和自修正能力，可以使光信号在长距离传输时几乎不发生衰减和失真，从而实现高速率的数据传输。

这使得光孤子传输技术在宽带通信和数据中心互联中具有广阔的应用前景。

2. 光纤通道改善：光孤子传输技术可以在光纤通道中实现信号的长距离传输。

由于光孤子波形的自维持特性，可以抵消色散效应对信号的影响，从而显著改善光纤通道的传输性能。

这对于光通信系统中长距离传输和网络扩容具有重要意义。

3. 高容量光传输：光孤子传输技术具有较大的光信号容量。

通过合理设计传输系统结构和使用适当的光纤材料，可以实现光孤子传输信号的高容量传输。

孤子光纤通信技术新发展随着科技的发展，光纤通信技术在现代通讯领域扮演着越来越重要的角色。

它拥有高速、广带、低损耗等优点，因此在数据传输、互联网、数字化等方面得到了广泛应用。

近年来，随着技术的不断发展，光纤通信技术得到了诸多创新和变革，快速推动着数字化和数据化的发展。

而孤子光纤技术的应用则是其中最具有前景的发展方向之一。

孤子光纤概述孤子光纤技术是一种基于单模微纤孔光纤中孤子的传输方式。

所谓孤子，即在光纤中以一定的形状和速度传播的光脉冲。

孤子光纤技术的研究始于20世纪80年代初期，近年来随着人们对光纤通信技术需求的不断增长，该技术也得到了广泛应用和研究。

孤子光纤技术的优势孤子光纤技术相比传统的光纤通信技术，有以下优势：一，孤子光纤技术可以实现高速和长距离数据的传输。

在光纤通信中，由于传输距离的限制和信号衰减的影响，会导致传输速度下降。

而采用孤子光纤技术，可以组合成高速、高密度的信号，使得传输速度更快。

二，孤子光纤技术具有较小的色散和非线性特性。

孤子光纤技术采用单模光纤中透明载波调制的方式，使得光纤的色散和非线性特性更小，提高了传输的质量和可靠性。

三，孤子光纤技术比传统的光纤通信技术更加节能环保。

由于孤子光纤技术在传输过程中仅需要传输比数据包大小更短的孤子来携带数据，这个特性让孤子光纤技术的系统功耗大大减少，因此在能源使用方面可以更加高效。

应用前景随着孤子光纤技术的不断创新和发展，未来在通信领域将有着广阔的应用前景，其将在以下领域有更多的应用：一，智能城市。

智能城市是一种外部条件与高技术的有机结合，是面向可持续发展的城市空间再次演化，而孤子光纤技术将是实现智能城市信息传输和交互的重要核心技术。

二，物联网。

物联网作为一个高度智能化的网络，需要支持更多各种设备的数据传输和交互，而孤子光纤技术恰好可以优化网络传输效率，更快速地传送数据，使物联网的部署和建设更加快速和高效。

三，工业领域。

工业4.0中的智能制造将会越来越重要，而数字化、自动化和智能化的实现需要精准数据的采集和交互。

光纤通信系统技术的发展、挑战与机遇论文光纤通信作为信息化时代的主要工具之一，注定能为信息革命带来一次重大的突破。

正是由于光通信的速度快、保真度高等优点，才有了今天大规模的应用到各个领域中，对全世界的经济发展和进步有着重大的影响。

但其中经历了难以想象的曲折发展路程和困难险阻，所以我们不仅要分析思考光纤通信技术的发展趋势，还要研究它面临的挑战和机遇，克服困难，抓住机会，迎接挑战。

一、光纤通信技术的发展及现状1.以光弧子作为载体。

由于光弧子的超短光脉冲特点，以它作为载体的经过光纤长距离的运输后，波形和速度都可以较大程度保持不变，从而保证了零误码的情况。

在很早以前就有实验研究了光弧子，随后又进行了一系列实验才说明了光弧子是可以作为运输载体的。

由此，全世界的许多国家都积极展开了研究探讨，比如美国和日本进行了双信道波分复用弧子通信系统和直通光弧子通信系统的实验。

光弧子具有容量大、抗干扰性强，适用于长距离运输的特点，将光纤通信技术发展推进了一步。

2.利用光波分复用技术。

利用光波分复用技术可以使多束激光在一条光纤上传播多个不同波长的光波，让光纤通信具有更大的容量，改善了光纤传输量问题，得到了广泛的运用。

特别是近几年，日本首先成功研发出世界最高容量的WDM系统，使得光波分复用系统得到传播，有效的克服了光纤通信发展过程中的困难，带来了巨大的经济效应。

目前，还有将波分复用和光时分复用相结合，将多束激光再一次复分，从而更加大大提高传输容量。

3.光纤接入技术的进步。

进入信息时代，人们的通信数量和频率都日益增加，互联网、物联网等多媒体服务也有着更广泛的运用，这就需要宽带能力强的光纤接入。

而其中，PON技术与多种技术相结合产生成本较低的.EPON技术，依赖于以太网，作为最佳接入网。

有了进一步的相结合后，EPON技术还可以扩展到更广阔的网络环境中，连接更多的设备，使光纤通信技术有了质的飞跃。

二、光纤通信技术的挑战与机遇1、5G移动网络业务。

目录绪论 (2)1．光孤子 (3)1.1形成机理 (3)1.1.1非线性薛定谔方程NLSE (3)1.1.2群速度色散GVD的描述 (4)1.1.3自相位调制SPM (5)1.1.4光孤子的形成——解NLSE (7)2.光孤子通信系统的及其关键技术 (9)2.1光孤子通信系统 (9)2.2系统的关键技术 (9)2.2.1适合光孤子传输的光纤技术 (9)2.2.2光孤子源技术 (10)2.2.3光孤子放大技术 (10)2.2.4光孤子开关技术 (10)3. 光孤子通信的优越性 (11)4.关于光孤子通信未来的展望 (11)参考文献 (13)绪论光纤通信中，限制传输距离和传输容量的主要原因是“损耗”和“色散”。

“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。

光孤子是指经过长距离传输而保持形状不变的光脉冲，最早是由一名英国海军工程师于1834年偶然人首次提出了利用光纤非线形在反常色散区进行光孤子传输的设想。

1980年Bell试验室首次在试验室中观察到了光孤子。

光孤子理论的出现，对于现代通信技术的发展起到了里程碑的作用。

因为现代通信技术的发展一直朝着两个方向努力，一是大容量传输，二是延长中继距离。

光孤子传输不变形的特点决定了它在通信领域里应用的前景。

普通的光纤通信必须每隔几十千米设一个中继站，经过对信号脉冲整形，放大、误码检查后再发射出去，而用光孤子通信则可不用中继站，只要对光纤损耗进行增益补偿，即可把光信号无畸变地传输到极远的地方。