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    • 1.光孤子通信的原理
    • 2.光孤子通信的优缺点
    • 3.光孤子通信的应用
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光孤子通信

2022/12/05 作者:eefocus_3880508
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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”。“损耗”使光信号在传输时能量不断减弱;而“色散”则是使光脉冲在传输中逐渐展宽。

1.光孤子通信的原理

光孤子通信是一种全光非线性通信方案,其基本原理是光纤折射率的非线性(自相位调制)效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡,在一定条件(光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大)下,光孤子能够长距离不变形地在光纤中传输。它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制,其传输容量比原来最好的通信系统高出1~2个数量级,中继距离可达几百km。它被认为是下一代最有发展前途的传输方式之一。

从光孤子传输理论分析,光孤子是理想的光脉冲,因为它很窄,其脉冲宽度在皮秒级(ps,即s)。这样,就可使邻近光脉冲间隔很小而不至于发生脉冲重叠,产生干扰。利用光孤子进行通信,其传输容量极大,可以说是几乎没有限制。传输速率将可能高达每秒吉比特(传输码率一般可达20Gb/s,最高可达100Gb/s以上)。如此高速将意味着世界上最大的图书馆――美国国会图书馆的全部藏书,只需要100秒就可以全部传送完毕。由此可见,光孤子通信的能力何等巨大。

光孤子通信的原理

2.光孤子通信的优缺点

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:

1、传输容量比最好的线性通信系统大1个~2个数量级;

2、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。

正因为光孤子通信技术的这些优点和潜在发展前景,国际国内这几年都在大力研究开发这一技术。这些研究已为实现超高速、超长距离无中继光孤子通信系统奠定了理论的、技术的和物质的基础:

1、孤子脉冲的不变性决定了无需中继;

2、光纤放大器,特别是用激光二极管泵浦的掺铒光纤放大器补偿了损耗;

3、光孤子碰撞分离后的稳定性为设计波分复用提供了方便;

4、采用预加重技术,且用色散位移光纤传输,掺铒光纤集总信号放大,这样便在低增益的情况下减弱了ASE的影响,扩大了中继距离;

5、导频滤波器有效地减小了超长距离内噪声引起的孤子时间抖动;

6、本征值通信的新概念使孤子通信从只利用基本孤子拓宽到利用高阶孤子,从而可增加每个脉冲所载的信息量。

光孤子通信的这一系列进展使孤子通信系统实验已达到传输速率10~20Gbit/s,传输距离13000~20000公里的水平。

光孤子通信的优缺点

3.光孤子通信的应用

光孤子通信系统的组成主要由光孤子源、光调制器、孤子传输光纤、孤子能量补偿放大器和孤子脉冲信号检测接收五部分组成。光孤子源是一个光孤子激光器,可产生一系列宽度很窄且占空比很大的光孤子脉冲,其作为信息的载体进入光调制器,信息通过光调制器对光孤子流进行调制并使其承载信息,调制后的光孤子流经EDFA放大和光隔离器后耦合注入光纤进行传输。为避免光纤损耗的影响,在光纤线路中周期性地接入EDFA对光孤子流进行能量补偿,实现稳定传输。在接收端,通过光检测接收装置恢复光孤子流所承载的信息。与普通光纤通信系统相比,要求光孤子通信系统中的光检测器响应速度更快或带宽更宽。

光孤子通信的应用

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