光孤子的理论研究及其在通信中的应用(2)
1973年，物理学家哈瑟加法（Hasegawa）以非线性薛定谔方程作为数学理论基础, 大胆猜想在光纤中能够观察到光孤子 。1980年,科学家摩勒奥尔（Mollenauer）初次利用长度为0.7km的光纤，首次观察到了光孤子脉冲，且其宽度为7ps,同时随着输入功率增大观察到了脉冲压缩和高阶孤子现象。后来哈瑟加法小组进一步根据研究得出的光孤子的一些其它特性, 于1983年发明了第一台色心孤子激光器 。而在1986年,两位物理学家Gordon和Haus共同研究发现了光孤子的Gordon—Haus效应,同时总结出了光孤子通信系统的传输距离极限—Gordon-Haus极限 。1988年,摩勒奥尔等人利用喇曼增益周期地补偿光孤子在光纤中传输时损耗的能量,并在长达6000km的光纤环路上成功实现了光孤子传输 。1989年,Nakazawa 小组通过掺饵光纤放大器成功整形出20Gb/s的孤子序列 。1990年,两位日本物理学家A.Hasegawa和Y.Kodama以周期性放大孤子传输理论为基础，提出了平均孤子的概念 。1991年,A.Hasegawa和Haus分别研究出可以利用控制滤波器(导频滤波器) 能够将Gordon-Haus极限 进一步提高。同年,Nakazawa研究小组对孤子通过 调制器、光延迟线进行定时和整形，使10Gb/s的光孤子成功传输了 的光纤环路 。1993年，Mollenauer等人通过滑动导频滤波器，在20000km的单信道光纤环路上成功进行了10Gb/s光孤子传输实验以及在1300km的双信道光纤环路上实现了20Gb/s光孤子的传输 。同年,A.Hasegawa提出了本征值通信理论。以本征值通信的概念为理论依据能够利用高阶孤子提高每个光脉冲所携带的信息容量 。
1.2 国内外光孤子通信研究动态
2 光纤中的光孤子
2.1 光孤子的特点及传输技术上的优点
2.1.1 光孤子的特点
（1）光孤子的脉冲宽度非常窄，而脉冲间隔可以是其脉冲宽度的数十倍，传输速率也可高达 。
（2）许多光子组成一个光孤子脉冲，由于信号的能量比较高所以提高响应度的方式之一就是降低检测器件的灵敏度，从而来实现高速传输检测的目的。同时，在检测低误码信号时损耗的能量也非常少。在系统检测时，能够轻易的排除统计误码等问题。
（3）光孤子通信可实现全光传输，不仅成本价格低，而且有很高的分辨率和稳定性，传输质量也非常高。
2.1.2 光孤子传输技术上的优点
（1）在石英光纤中，光孤子的产生是在其光纤损耗最低值（ ）处。
（2）在光纤中传输的光孤子能够保持波形不失真，适用于长距离传输。
（3）光传输系统不受光纤色散效应的影响。
（4）可实现多路光孤子传输。
（5）采用全光通信技术，不需要电子中继器对光信号进行整形、放大和误码纠正，系统简单，大大提高了工作效率，并且降低了工程的投资成本。
2.2光孤子的形成机理
2.2.1 光纤损耗
光纤的功率损耗是光纤的一个参量，它是衡量光纤内光信号传输特性的重要指标。用 表示入射光纤的功率， 表示透射功率，则有：
式（2-1）
式中，L为光纤长度，α表示衰减常量(attenuation constant），又叫做衰减系数(attenuation coefficient），它是光纤损耗的量度。光纤的损耗还可以表示为：
式（2-2)