【正文】 ，在泵浦激光下產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在信號(hào)光誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)受激輻射放大。1986年，他們又綜合設(shè)計(jì)了一種系統(tǒng)，這種系統(tǒng)以每隔30100km用雙向泵浦的喇曼增益來(lái)補(bǔ)償光纖損耗的辦法。1984年，LEMollneuaer等人制成了光孤子激光器，使光孤子實(shí)驗(yàn)得到了迅猛的發(fā)展。接著，在1982年，他們又提出利用周期性喇曼泵浦法來(lái)補(bǔ)充光孤子損失的能量。1980年，并在1985年的CLEO會(huì)議上演示了喇曼增益方法保證光孤子傳輸10kill的實(shí)驗(yàn)。光孤子通信研究大致可以分成三個(gè)階段: 第一階段(l973一1983年):提出了光孤子傳輸?shù)耐ㄐ爬碚?，大膽的預(yù)言了在光纖的反常色散區(qū)域可以觀察到光孤子的存在，拉開(kāi)了這一階段理論研究的序幕。光孤子通信具有以下特點(diǎn)： 　　 （1）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(guò)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(wú)差錯(cuò)光纖通信； （3）可以不用中繼站：只要對(duì)光纖損耗進(jìn)行增益補(bǔ)償，即可將光信號(hào)無(wú)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(guò)程。光孤子的特點(diǎn)決定了它在通信領(lǐng)域的應(yīng)用前景。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。一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。光纖的非線性使脈沖壓縮光纖中孤子是色散與非線性相互作用達(dá)到平衡時(shí)的產(chǎn)物，所以光纖特性對(duì)光孤子的形成、傳輸演變特性與通信能力有決定性影響，是支撐光纖孤子通信的決定性因素。光纖的群速色散(GVD)使孤子脈沖在傳輸過(guò)程中不斷展寬。1973年Hasegawa在理論上推斷，光纖中能夠形成孤子，1980年Mollenauer用實(shí)驗(yàn)方法在光纖中觀察到了孤子，并于80年代提出將光纖中的孤子用作傳遞信息的載體，構(gòu)建一種新的光纖通信方案，稱為光纖孤子通信。光學(xué)中孤波現(xiàn)象的研究始于1965年，先后發(fā)現(xiàn)了自聚焦空間孤子與非線性介質(zhì)波導(dǎo)中的傳輸孤子。 fiber dispersion parameters caused changes in the center of soliton with the transmission distance for linear drift.Soliton amplifiers: the conventional erbiumdoped 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 erbiumdoped fiber loop mirror to enlarge A new method of ultrashort optical solitons.朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典目 錄朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音第一章 概述 1 1 2 光孤子的研發(fā)歷程 2第二章 光孤子傳輸基礎(chǔ)及其系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 5 5 5 光孤子傳輸原理 5 8 10 11 光孤子傳輸系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù) 14 光孤子傳輸系統(tǒng) 14 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 15 光孤子傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀及展望 17第三章 光孤子源 18 18. 增益開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體激光器 18 FP濾波器 21 摻餌光纖放大器 22 被動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器 22 23 24 主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器 27 27 28 主被動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器的結(jié)構(gòu) 33 數(shù)學(xué)模型 34 數(shù)值模擬 35 激光器穩(wěn)定性的分析 36第四章 光孤子放大器 40 摻餌光纖放大器（EDFA） 40 41 超短光孤子在摻鉺光纖放大器中的放大 42 超短光孤子在放大環(huán)鏡中的放大 44總 結(jié) 49致 謝 50參考文獻(xiàn) 51字典第一章 概述孤子是英文soliton的譯名，最早是英國(guó)海軍工程師于1834年偶然發(fā)現(xiàn)的船舶在河流中航行時(shí)形成的一種特殊的形狀不變的水波，稱為孤子波（solitorywave）。dinger equation stunned to study the soliton transmission system of key technologies. The main technologies are:Soliton Source: analysis of five thirdorder dispersion and higherorder nonlinear effects such as saturable absorber for passive modelocked fiber ring soliton laser stability, the average through the path of solving the nonlinear Schr246。提出一種利用摻鉺光纖環(huán)鏡放大超短光孤子的新方法。脈沖在色散緩變光纖中的傳輸特性和規(guī)律:光纖損耗引起孤子幅值指數(shù)下降，指數(shù)緩變色散起到放大作用，正好能夠補(bǔ)償光纖損耗引起的幅值下降；光纖色散變化參量引起孤子中心位置隨傳輸距離作非線性漂移。用絕熱近似法以及通過(guò)主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器穩(wěn)態(tài)鎖模方程的求解，獲得了這種激光器輸出孤子脈寬的近似表達(dá)式和精確表達(dá)式，并對(duì)它們的適用范圍進(jìn)行了比較?；诠夤伦油ㄐ畔到y(tǒng)中孤子脈沖的傳輸所滿足的變系數(shù)非線性薛定愕方程，研究了孤子脈沖的傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。光孤子不僅僅是一個(gè)重要的科學(xué)研究方向，它同時(shí)具有重要的應(yīng)用前景，可能成為新一代的光通信傳輸模式和高速全光開(kāi)關(guān)。摘 要孤子現(xiàn)象存在于眾多領(lǐng)域中，自孤子波在十九世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，孤子理論始終是數(shù)學(xué)、物理學(xué)和通信等領(lǐng)域中重要的研究方向。光孤子的形成是光脈沖線性的時(shí)間域色散被非線性的自位相調(diào)制過(guò)程平衡。本文詳細(xì)介紹了光孤子的基本理論及處理方法，光孤子通信的基本原理及其發(fā)展現(xiàn)狀。主要的技術(shù)有: 　光孤子源：分析了三階色散和五階飽和吸收等高階非線性效應(yīng)對(duì)被動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器的穩(wěn)定性的影響, 通過(guò)路徑平均非線性薛定諤方程的求解,獲得了被動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器穩(wěn)定運(yùn)行的條件。并作了數(shù)值模擬。光孤子放大器：用常規(guī)摻鉺光纖放大器放大超短光孤子存在一個(gè)重大困難,就是在放大過(guò)程中光纖非線性效應(yīng)會(huì)引起孤子波形及頻譜畸變,使得輸出脈沖不再具有孤子特性,從而影響系統(tǒng)性能。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 munication research. The formation of soliton pulse dispersion is linear timedomain nonlinear process of self phase modulation balance. Soliton is not only an important research direction, it also has important applications, may bee a new generation of optical munication transmission mode and highspeed alloptical switch. This paper describes the basic theory of optical solitons and treatment, the basic principle of optical soliton munication and its development status. Optical soliton munication systems based on soliton pulse which is satisfied by the transmission of variable coefficient nonlinear Schr246。dinger equation to obtain the passive lock mode fiber ring soliton laser stable operation conditions. Adiabatic approximation and by using active modelocked fiber ring soliton laser modelocked steadystate equation to obtain the laser output soliton pulse width of this approximate expression and precise expression, and their scope of application were pared. A new analysis of passive modelocked 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 dispersiondecreasing fiber in the transmission and law: the fiber loss caused by soliton amplitude fell, the index slowly varying dispersive amplification play, just to pensate for fiber loss due to decline in amplitude。由此開(kāi)始，物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家們對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行了一個(gè)多世紀(jì)的深入研究，建了描述各種孤波現(xiàn)象的非線性方程。在光學(xué)中孤子這個(gè)詞以描述光脈沖包絡(luò)在非線性介質(zhì)中傳播時(shí)的類似于粒子特性為特征，在數(shù)學(xué)上是非線性波動(dòng)方程的局域行波解，在一定條件下，這種包絡(luò)孤波不僅不失真地傳播，且象粒子那樣經(jīng)受碰撞仍保持原形而繼續(xù)存在，稱為光學(xué)孤子或光孤子（Optical Soliton）。光中的孤子是光纖色散與非線性相互作用的產(chǎn)物，服從非線性薛定諤方程（NLSE），受光纖線性與非線性特性的支配。光纖損耗亦使脈寬按指數(shù)展寬，幅度指數(shù)衰減。光孤子（Soliton，Solitons in optical fibres）是指經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸而保持形狀不變的光脈沖。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。若脈沖幅度繼續(xù)增大時(shí)，變窄效應(yīng)將超過(guò)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。通常將基階光孤子用于通信，因?yàn)樗谡麄€(gè)傳播過(guò)程中沒(méi)有任何變化。 光孤子的研發(fā)歷程 光纖孤子通信涉及孤子的產(chǎn)生、傳輸演化、放大整形與傳輸控制等基本問(wèn)題。1973年，從理論上揭示了光孤子形成的機(jī)制與傳輸演化的規(guī)律，提出了在光纖的反常色散區(qū)域能夠形成光孤子。1981年初，.AHasge~和丫Kdemaa發(fā)表了單模光纖中用光孤子傳輸信號(hào)的著名文章，正是揭開(kāi)了光纖孤子通信的序幕。 第二階段(l984一1990年):成功的研制成了第一臺(tái)色心晶體孤子激光器，從而揭開(kāi)了實(shí)驗(yàn)研究的序幕。次年，他們又利用色心孤子源和喇曼增益補(bǔ)償損耗的辦法，使光孤子脈沖無(wú)畸變的傳輸了10km。19881989年，他們用鎖模色心激光器作為孤子源，在42km的光纖環(huán)路上作周期的喇曼泵浦放大把光孤子脈沖循環(huán)傳輸了4000mk以上。同年。自90年代以來(lái)，日、美、英等國(guó)相繼出現(xiàn)以半導(dǎo)體LD作光源與泵浦源的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用摻餌光纖放大代替喇曼放大，在實(shí)驗(yàn)和理論上取得了巨大的進(jìn)展。并做了2x2Gb/s的波分復(fù)用系統(tǒng)的9000km的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，采用10Gb/s的脈沖，實(shí)現(xiàn)了的孤子的穩(wěn)定的傳輸。在80年代末、90年代初曾己有多所院校開(kāi)展光孤子通信理論與實(shí)驗(yàn)研究，如東南大學(xué)、清華大學(xué)，北京郵電大學(xué)，上海大學(xué)、天津大學(xué)等，分別在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家通信“863”計(jì)劃和相關(guān)部委支持下開(kāi)展一些基礎(chǔ)性研究，主要研究?jī)?nèi)容有:光孤子源、光孤子補(bǔ)償放大器、單級(jí)孤子傳輸理論、單級(jí)短距離傳輸實(shí)驗(yàn)、周期性集總補(bǔ)償放大長(zhǎng)距離孤子傳輸理論、長(zhǎng)距離光孤子傳輸控制理論等，均取得了可喜的成果。1986年華南師范大學(xué)研制成功了色心激光器。1994年，武漢郵電研究所研制成功了EDAF，它