基于光孤子系統的傳輸與控制技術(shù)

　　Shiojiri和Fujii提出采用增大孤子幅度方法來(lái)增加放大器間距，稱(chēng)為預加重。在用DSF和EDFA長(cháng)距離孤子傳輸系統中，合理選擇方案和系統參數是保證脈沖穩定傳輸的前提。然而，無(wú)論何種系統方案，均離不開(kāi)預加重措施的使用。

　　但是在采用預加重措施之后，在傳輸距離L過(guò)大時(shí)，脈沖仍將失去孤子特性。為此在傳輸系統中應考慮另一個(gè)重要參數，即放大器間距La。放大器間距與系統中 的許多參數如光纖損耗、色散、脈沖寬度、預加重因子等有關(guān)。從應用角度看，La應盡可能地大，以減少整個(gè)系統成本，但從孤子傳輸性能來(lái)看，放大器間距越 小，放大特性越接近分布放大，有利于孤子傳輸的穩定。對于目前考慮的孤子通信系統，放大器間距一般取幾十公里。當孤子系統的La確定后，色散長(cháng)度Ld會(huì )隨 脈寬與色散的變化而變化，歸一化放大器間距Za=La/Ld有可能出現遠小于1，約等于1或遠大于1等多種情況，與此相應的有平均孤子傳輸、動(dòng)態(tài)孤子傳輸 和絕熱孤子傳輸等不同傳輸方式。

　　預加重系統設計中，就幅度加重因子究竟應該多大，提出過(guò)幾種方案：1）隨脈寬變化確定，預加 重功率引起的脈沖變窄正好補償損耗引起的脈沖展寬，這種方案稱(chēng)為動(dòng)態(tài)孤子通信方案。這種方案是基于孤子幅度在一定范圍內變化時(shí)，表征孤子特征的面積不變定 理，其優(yōu)噗是放大器間距與孤子周期可比擬。2）隨功率變化確定，使加重后孤子脈沖的路徑平均功率等于不考慮光纖損耗時(shí)的基態(tài)孤子功率，故又稱(chēng)為平均孤子通 信方案。

　　這一制約條件使La不能太大，通常La遠小于孤子周期，但傳輸非常穩定。而絕熱孤子方案利用兩個(gè)放大器間的傳輸絕熱特性，其加重因子比平均孤子傳輸所需的大，且不如平均孤子傳輸穩定。

　　3　光孤子通信系統控制技術(shù)

　　對光孤子通信系統進(jìn)行控制的常見(jiàn)方法有：頻域濾波控制、時(shí)域同步幅度調制控制和同步相位調制控制、非線(xiàn)性增益控制、色散補償與色散配置控制等。

　　頻域濾波控制，是在周期性集總放大孤子傳輸系統每一光纖放大器（EDFA）后插入光濾波器，稱(chēng)為導頻濾波器，以濾除EDFA產(chǎn)生的ASE噪聲邊帶，實(shí)現 穩定傳輸。這種控制方案亦稱(chēng)為帶寬限制放大控制方案。光濾波器通常采用空氣隙尾纖型濾波器，基本結構是一種法布里珀羅（E-P）標準具，由兩塊高反臘平行 鏡片構成腔體。

　　為克服ASE噪聲和Gordon-Haus效應對通信容量的限制，Nakazawa等人提出了另一種傳輸控制 方案，稱(chēng)為同步幅度調制控制，此方案是在孤子傳輸線(xiàn)上，周期性地提取時(shí)鐘脈沖，控制接入線(xiàn)路的電光幅度調制器，對通過(guò)調制器的孤子脈沖進(jìn)行整形和定時(shí)，實(shí) 現抑制孤子到達時(shí)間抖動(dòng)的目的。這是一種時(shí)域控制技術(shù)，不僅能克服Gordon-Haus效應影響，對抑制相鄰孤子的相互作用亦十分有效。同步相位調制控 制方案是利用從孤子傳輸系統中提取的時(shí)鐘脈沖，控制經(jīng)過(guò)相位調制器的光孤子脈沖，對光孤子中心頻率進(jìn)行調整，達到抑制孤子到達時(shí)間抖動(dòng)的目的。1993年 Smith對同步相位調制控制孤子傳輸系統中的孤子定時(shí)抖動(dòng)進(jìn)行過(guò)初步分析，發(fā)現在傳輸系統中點(diǎn)插入單級相位調制器，可使孤子到達時(shí)間抖動(dòng)方差降低 80％。

　　采用頻域和時(shí)域控制，扼制ASE噪聲和Gordon-Haus效應，提高光纖孤子通信系統通信容量的方法，是孤子傳 輸控制的兩種基本方法。采用濾波器構成的帶寬限制頻域控制系統，能扼制Gordon-Haus效應，但由于補償濾波器插入損耗的附加增益，會(huì )引起濾波器中 心頻率附近色散波累積，導致系統穩定下降，通信容量得不到很大的提高。

　　非線(xiàn)性增益控制方案是利用系統增益特性隨光強非線(xiàn)性變化的控制機制，使強光透射率高，弱光透射率低，可以對受擾或畸變的孤子脈沖整形和消除線(xiàn)性色散波，實(shí)現孤子穩定傳輸。

　　目前應用較多的還有色散補償控制技術(shù)，用色散補償正由色散與非線(xiàn)性引起的波形畸變，系統結構簡(jiǎn)單，并可用普通單模光纖實(shí)現孤子通信。根據沿傳輸系統光纖 色散的分布方式，目前提出了終端正色散補償、終端正色散補償在線(xiàn)濾波控制混合補償、周期性集總式色散補償、周期性分布式補償等幾種方案。

　　色散補償控制技術(shù)用于光孤子通信系統可對ASE噪音、孤子相互作用與色散波等進(jìn)行控制，達到提高系統傳輸速率，增大傳輸距離和通信容量的目的。

　　4　光孤子通信現狀與展望

　　近幾年來(lái)，人們對光孤子研究的領(lǐng)域不斷拓展，取得了重大進(jìn)展，例如光孤子的WDM（波分復用）應用，準孤子理論，利用光孤子通信實(shí)驗系統中，最大放大間距受到限制，如何延長(cháng)放大間距，減少放大器數量，降低成本是光孤子通信亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。

　　目前對光孤子的研究正在深入進(jìn)行。由于光孤子通信具有傳輸容量大、距離長(cháng)、誤碼率低、抗噪聲能力強等優(yōu)點(diǎn)。因而一直受到國內外科技工作者的關(guān)注，其研究前景無(wú)限寬廣。