CH23-第二十三讲光孤子通信技术.ppt

第二十三讲 光孤子通信技术 主要内容 一、光孤子通信的定义 二、光孤子形成的原因 三、光孤子通信系统的构成及工作 原理 光孤子通信的定义 光孤子——是经光纤长距离传输之后，其幅度和波形宽度都不变的超短光脉冲（ps数量级）。 光孤子通信——是利用光孤子作为载体的通信方式。 光孤子形成的原因 光孤子的形成是光纤的色散与非线性效应相互平衡的结果。 色散——使经过光纤传输一定距离后的光信号出现波形展宽的现象。 非线性效应——在入射光功率较强的条件下，光纤折射率随光强度变化的现象。 非线性效应 在强光作用下，光纤的n可以表示为 这种折射率随光强变化的特性称为克尔效应。 设波长为λ，光强为 的光脉冲在长度为L的光纤中传输，则光强感应的折射率变化，由此引起的相位变化为 这种使脉冲不同部位产生不同相移的特性，称为自相位调制（SPM）。SPM引起脉冲载波频率随时间的变化为 该频移使脉冲频率改变分布，在脉冲下降部分，频率升高，在脉冲上升部分，频率降低，这种现象即脉冲被线性调频或称为啁啾。 设已调波的频谱较窄，近似单色平面波，则由于克尔效应，其传播常数β为 式中P为光功率。Aeff为有效光纤截面积。将该式β0在和P=0附近级数展开，可得 式中右边第三项和第四项正好体现的是光纤的色散和非线性效应，因此，只要适当选择相关参数，使这两项的绝对值相等，则光纤色散和非线性效应便相互抵消，使输入脉冲宽度保持不变，形成稳定的光孤子。 光孤子通信系统的构成框图 光孤子通信系统工作原理 光孤子源产生一系列脉冲宽度很窄的光脉冲（即光孤子流），作为信息载体进入光调制器，使信息对光孤子进行调制。被调制的光孤子流经掺铒光纤放大器和光隔离器后，进入光纤中传输。为克服光纤损耗带来的光孤子减弱，在光纤线路上周期性地插入EDFA，向光孤子注入能量，以补偿光纤传输而引起的能量损耗，确保光孤子稳定传输。在接收端，通过光检测器和解调装置，恢复光孤子所承载的信息。 * * 孤子源 调制 脉冲源 探测 EDFA EDFA EDFA EDFA 光纤传输系统 隔离器