光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢-資料下載頁
2025-06-22 07:21本頁面
【正文】 束光脈沖包含許多不同的頻率成分，頻率不同，在介質(zhì)中的傳播速度也不同，因此，光脈沖在光纖中將發(fā)生色散，使得脈寬變寬。但當(dāng)具有高強(qiáng)度的極窄單色光脈沖入射到光纖中時(shí)，將產(chǎn)生克爾效應(yīng)，即介質(zhì)的折射率隨光強(qiáng)度而變化，由此導(dǎo)致在光脈沖中產(chǎn)生自相位調(diào)制，使脈沖前沿產(chǎn)生的相位變化引起頻率降低，脈沖后沿產(chǎn)生的相位變化引起頻率升高，于是脈沖前沿比其后沿傳播得慢，從而使脈寬變窄。當(dāng)脈沖具有適當(dāng)?shù)姆葧r(shí)，以上兩種作用可以恰好抵消，則脈沖可以保持波形穩(wěn)定不變地在光纖中傳輸，即形成了光孤子，也稱為基階光孤子。若脈沖幅度繼續(xù)增大時(shí)，變窄效應(yīng)將超過變寬效應(yīng)，則形成高階光孤子，它在光纖中傳輸?shù)拿}沖形狀將發(fā)生連續(xù)變化，首先壓縮變窄，然后分裂，在特定距離處脈沖周期性地復(fù)原?！ 」夤伦拥奶攸c(diǎn)決定了它在通信領(lǐng)域的應(yīng)用前景。通常將基階光孤子用于通信，因?yàn)樗谡麄€(gè)傳播過程中沒有任何變化。光孤子通信具有以下特點(diǎn)： ?。?）容量大：傳輸碼率一般可達(dá)20Gb/s，最高可達(dá)100Ｇb/s以上； ?。?）誤碼率低、抗干擾能力強(qiáng)：基階光孤子在傳輸過程中保持不變及光孤子的絕熱特性決定了光孤子傳輸?shù)恼`碼率大大低于常規(guī)光纖通信，甚至可實(shí)現(xiàn)誤碼率低于10－12的無差錯(cuò)光纖通信； （3）可以不用中繼站：只要對光纖損耗進(jìn)行增益補(bǔ)償，即可將光信號無畸變地傳輸極遠(yuǎn)距離，從而免去了光電轉(zhuǎn)換、重新整形放大、檢查誤碼、電光轉(zhuǎn)換、再重新發(fā)送等復(fù)雜過程。 光孤子通信是實(shí)現(xiàn)超長距離高速通信的重要手段，它被認(rèn)為是第五代光纖通信系統(tǒng)。近年來美、日、英等國相繼進(jìn)行了光孤子通信實(shí)驗(yàn)。美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室先后進(jìn)行了傳輸距離為4000ｋｍ、6000ｋｍ、15000ｋｍ的光孤子傳輸實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了光孤子跨洋通信的可能性，并且完成了32Ｇb/s傳輸90ｋｍ無誤碼光孤子數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。日本的ＮＴＴ公司在完成了5Ｇb/s傳輸400ｋｍ和10Ｇb/s傳輸300ｋｍ實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，又完成了20Ｇb/s傳輸200ｋｍ和10Ｇb/s傳輸1000ｋｍ直通傳輸實(shí)驗(yàn)。有人用光纖環(huán)路的形式來驗(yàn)證光孤子通信的最終潛力，先后成功地實(shí)現(xiàn)了2．4Ｇb/s傳輸12000ｋｍ、2．5Ｇb/s傳輸14000ｋｍ、32．4Ｇb/s傳輸12000ｋｍ等等。另有實(shí)驗(yàn)表明光孤子在10Ｇb/s碼率下保持的距離超過106ｋｍ。所有這些都充分說明了光孤子通信的可行性及其巨大的應(yīng)用前景。如果整個(gè)傳輸光纖本身都輕微摻雜受到泵浦而以分布方式補(bǔ)償光纖損耗，則系統(tǒng)的性能可大大改善。目前人們正努力研究這種“無損耗”光纖，有一實(shí)驗(yàn)已證實(shí)短至450ｆｓ的光孤子脈沖沿?fù)姐s光纖傳輸了18．2ｋｍ。另外采用波分復(fù)用技術(shù)，光孤子通信系統(tǒng)的有效碼率可提高幾倍，利用偏振復(fù)用、正交偏振的光孤子以兩個(gè)信道同時(shí)在光纖中傳輸，可以進(jìn)一步提高碼率。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖,由于它在光纖的反常色散區(qū),群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡,因而經(jīng)過光纖長距離傳輸后,波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信,在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬里之遙。 光孤子技術(shù)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(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)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(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE,光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100 000km以上,在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。全光式的光孤子通信，是新一代超長距離，超高馬速的光纖通信系統(tǒng)，更被公認(rèn)為是光纖通信中最有前途、最具開闊性的前沿課題。光孤子通信和線性光通信比較有一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)：一、傳輸容量比最好的線性通信系統(tǒng)大1到2個(gè)數(shù)量級；二、可以進(jìn)行全光中繼。由于光孤子脈沖的特殊性質(zhì)使中繼過程簡化為一個(gè)絕熱放大過程，大大簡化了中繼設(shè)備，高效、簡便、經(jīng)濟(jì)。光孤子通信和線性通信相比，無論在經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上都具有明顯的優(yōu)勢，光孤子通信在高保真度、長距離傳輸方面，由于光強(qiáng)度度調(diào)制/直接檢測方式和相干光通信。8 /
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