主要技術(shù)內(nèi)容
近年來，光孤子通信取得了突破性進(jìn)展。光纖放大器的應(yīng)用對(duì)孤子放大和傳輸非常有利，它使孤子通信的夢(mèng)想推進(jìn)到實(shí)際開發(fā)階段。光孤子在光纖中的傳輸過程需要解決如下問題：光纖損耗對(duì)光孤子傳輸?shù)挠绊懀夤伦又g的相互作用，高階色散效應(yīng)對(duì)光孤子傳輸?shù)挠绊懸约皢文９饫w中的雙折射現(xiàn)象等。由此需要涉及到的技術(shù)主要有：
適合光孤子傳輸?shù)墓饫w技術(shù)。研究光孤子通信系統(tǒng)的一項(xiàng)重要任務(wù)就是評(píng)價(jià)光孤子沿光纖傳輸?shù)难莼闆r。研究特定光纖參數(shù)條件下光孤子傳輸?shù)挠行Ь嚯x，由此確定能量補(bǔ)充的中繼距離，這樣的研究不但為光孤子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)，而且通常導(dǎo)致新型光纖的產(chǎn)生。
光孤子源技術(shù)。光孤子源是實(shí)現(xiàn)超高速光孤子通信的關(guān)鍵。根據(jù)理論分析，只有當(dāng)輸出的光脈沖為嚴(yán)格的雙曲正割形，且振幅滿足一定條件時(shí)，光孤子才能在光纖中穩(wěn)定地傳輸，目前，研究和開發(fā)的光孤子源種類繁多，有拉曼孤子激光器、參量孤子激光器、摻餌光纖孤子激光器、增益開關(guān)半導(dǎo)體孤子激光器和鎖模半導(dǎo)體孤子激光器等。現(xiàn)在的光孤子通信試驗(yàn)系統(tǒng)大多采用體積小、重復(fù)頻率高的增益開關(guān)DFB半導(dǎo)體激光器或鎖模半導(dǎo)體激光器作光孤子源。它們的輸出光脈沖是高斯形的，且功率較小，但經(jīng)光纖放大器放大后，可獲得足以形成光孤子傳輸?shù)姆逯倒β�。理論和�?yàn)均已證明光孤子傳輸對(duì)波形要求并不嚴(yán)格。高斯光脈沖在色散光纖中傳輸時(shí)，由于非線性自相位調(diào)制與色散效應(yīng)共同作用，光脈沖中心部分可逐漸演化為雙曲正割形。
光孤子放大技術(shù)。全光孤子放大器對(duì)光信號(hào)可以直接放大，避免了目前光通信系統(tǒng)中光/電、電/光的轉(zhuǎn)換模式。它既可作為光端機(jī)的前置放大器，又可作為全光中繼器，是光孤子通信系統(tǒng)極為重要的器件。實(shí)際上，光孤子在光纖的傳播過程中，不可避免地存在著損耗。不過光纖的損耗只降低孤子的脈沖幅度，并不改變孤子的形狀，因此，補(bǔ)償這些損耗成為光孤子傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一。目前有兩種補(bǔ)償孤子能量的方法，一種是采用分布式的光放大器的方法，即使用受激拉曼散解放大器或分布的摻鉺光纖放大器；另一種是集總的光放大器法，即采用摻鉺光纖放大器或半導(dǎo)體激光放大器。利用受激拉曼散射效應(yīng)的光放大器是一種典型的分布式光放大器。其優(yōu)點(diǎn)是光纖自身成為放大介質(zhì)，然而石英光纖中的受激拉曼散射增益系數(shù)相當(dāng)小，這意味著需要高功率的激光器作為光纖中產(chǎn)生受激拉曼散射的泵浦源，此外，這種放大器還存在著一定的噪聲。集總放大方法是通過摻鉺光纖放大器實(shí)現(xiàn)的，其穩(wěn)定性已得到理論和試驗(yàn)的證明，成為當(dāng)前孤子通信的主要放大方法。光放大被認(rèn)為是全光孤子通信的核心問題。
光孤子開關(guān)技術(shù)。在設(shè)計(jì)全光開關(guān)時(shí)，采用光孤子脈沖作輸入信號(hào)可使整個(gè)設(shè)計(jì)達(dá)到優(yōu)化，光孤子開關(guān)的最大特點(diǎn)是開關(guān)速度快（達(dá)10-2s量級(jí)），開關(guān)轉(zhuǎn)換率高（達(dá)100%），開關(guān)過程中光孤子的形狀不發(fā)生改變，選擇性能好。
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