光孤子通信
光纖通信中，限制傳輸距離和傳輸容量的主要原因是“損耗”和“色散”。“損耗”使光信號(hào)在傳輸時(shí)能量不斷減弱；而“色散”則是使光脈沖在傳輸中逐漸展寬。所謂光脈沖，其實(shí)是一系列不同頻率的光波振蕩組成的電磁波的集合。光纖的色散使得不同頻率的光波以不同的速度傳播，這樣，同時(shí)出發(fā)的光脈沖，由于頻率不同，傳輸速度就不同，到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間也就不同，這便形成脈沖展寬，使得信號(hào)畸變失真�，F(xiàn)在隨著光纖制造技術(shù)的發(fā)展，光纖的損耗已經(jīng)降低到接近理論極限值的程度，色散問(wèn)題就成為實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離和超大容量光纖通信的主要問(wèn)題。
光纖的色散是使光信號(hào)的脈沖展寬，而光纖中還有一種非線性的特性，這種特性會(huì)使光信號(hào)的脈沖產(chǎn)生壓縮效應(yīng)。光纖的非線性特性在光的強(qiáng)度變化時(shí)使頻率發(fā)生變化，從而使傳播速度變化。在光纖中這種變化使光脈沖后沿的頻率變高、傳播速度變快；而前沿的頻率變低、傳播速度變慢。這就造成脈沖后沿比前沿運(yùn)動(dòng)快，從而使脈沖受到壓縮變窄。
如果有辦法使光脈沖變寬和變窄這兩種效應(yīng)正好互相抵消，光脈沖就會(huì)像一個(gè)一個(gè)孤立的粒子那樣形成光孤子，能在光纖傳輸中保持不變，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離、超大容量的通信。
光孤子通信是一種全光非線性通信方案，其基本原理是光纖折射率的非線性（自相位調(diào)制）效應(yīng)導(dǎo)致對(duì)光脈沖的壓縮可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡，在一定條件（光纖的反常色散區(qū)及脈沖光功率密度足夠大）下，光孤子能夠長(zhǎng)距離不變形地在光纖中傳輸。它完全擺脫了光纖色散對(duì)傳輸速率和通信容量的限制，其傳輸容量比當(dāng)今最好的通信系統(tǒng)高出1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，中繼距離可達(dá)幾百km。它被認(rèn)為是下一代最有發(fā)展前途的傳輸方式之一。
從光孤子傳輸理論分析，光孤子是理想的光脈沖，因?yàn)樗苷涿}沖寬度在皮秒級(jí)（ps，即s）。這樣，就可使鄰近光脈沖間隔很小而不至于發(fā)生脈沖重疊，產(chǎn)生干擾。利用光孤子進(jìn)行通信，其傳輸容量極大，可以說(shuō)是幾乎沒(méi)有限制。傳輸速率將可能高達(dá)每秒兆比特。如此高速將意味著世界上最大的圖書(shū)館――美國(guó)國(guó)會(huì)圖書(shū)館的全部藏書(shū)，只需要100秒就可以全部傳送完畢。由此可見(jiàn)，光孤子通信的能力何等巨大。
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