超高速、超长中继距离传输一直是
光纤通信所追求的目标。而光纤损耗、色散和非线性效应是其发展的主要限制因素。光纤的色散使光信号的脉冲展宽，而光纤中还有一种非线性的特性，光纤的非线性特性在光的强度变化时使频率发生变化，从而使传播速度变化，这种特性会使光信号的脉冲产生压缩效应。
gL/9/b4 非线性作用会部分抵消色散所带来的脉冲展宽，当两种效应达到平衡时，光脉冲在传播过程中脉冲宽度不再发生变化，光脉冲就会像一个一个孤立的粒子那样变成了理想的光脉冲，这种脉宽不再随传播过程变化的理想脉冲，称为
光孤子。
j8:\%| +X
88;- 1.仿真任务
<t!W5q 本课程演示了在由SMF（单模光纤）组成的500km光链路上以10Gb/s传输的平均光孤子
系统。
G7/ +ogV 光孤子通信系统脉冲器进行编码调制，通过光
功率放大器(如EDFA)对传输过程中信号能力衰耗进行补偿、并在光纤中进行传输，光纤中的非线性效应抵消色散的脉冲展宽，使光孤子信号在长距离光纤稳定传输。
{(Es(Sb}c ^E>3|du]O 2.仿真步骤
'[%j@PlCX 图1所示为光路图。
Y"$xX8o uHRsFlw 图1.光路布局
+k R4E 23: 图2是用于实现10 Gb/s传输的全局
参数。
q{x8_E!L ;*2Cm'8E 图2.全局参数设置 4 2ge3>
图3为脉冲参数。
.O<obq~;C AbW6x 图3 脉冲参数设置
TIg3` Fon 我们设定：
|-~Y#] 比特速率 B= 10 Gb/s → TB = 100 ps.
&=m tc%mL 序列长度 16 bits
XW92gI<O 脉冲波长 λ= 1300 nm
@oGcuE TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps
gbD KE{ 输入峰值功率 21.7 mW
vtJJ#8a]
"_?nN"A7 图4和图5显示了非线性色散光纤的参数。
AFt s( 图4.非线性色散光纤的Main参数
NDokSw- 图5.非线性色散光纤的Dispersion参数
#~=R y H 我们将设定长度为50 km、损耗为0.4 dB/km的SMF。
Q22 GIr Y8t8!{ytg 注：不考虑群延迟和三阶色散的影响。
e s0hm2HT3 在每条光纤之后，信号用EDFA进行放大。因此，LA=50 km。满足条件LA＜LD（见图6）。
kD"{g#c $<[79al# 图6.非线性色散光纤的Nonlinearities参数 Lu% b9Jk
对于Kerr非线性系数γ=n2ω0/cAeff，非线性折射率n2=2.6×10-20[m2/W].
@IZnFHN 
bpa?C 50 km SMF的线性损耗为20 dB，损耗用增益为20dB的理想EDFA进行周期性补偿。
.*Qx\, 该SMF的光孤子峰值功率为5.8mW。平均光孤子的输入功率为27.1mW。为了证明平均光孤子输入功率的重要性，我们将考虑具有两个不同输入功率的500km SMF中的光孤子传播：
F,CT Z~ ——5.8 mW——光孤子峰值功率（功率不足）
>=w)x,0yX ——27.1mW——考虑周期性放大的光孤子峰值功率（平均光孤子）
}Ou}+ ^Bc 对循环数量0、4、7和10进行扫描，用这些循环来表示SMF中的传播距离0、200、350和500km。
dqcL]e ZWm6eD 3.仿真结果
GTxk%
图7显示了脉冲的初始模式，以及在SMF中传输200、350和500km后的相同脉冲模式。每50km用EDFA进行周期性放大，27.1mW的光孤子峰值功率。
&BSn? h Xya*#n# 图7.平均光孤子脉冲
,<X9 Y2B 可以清楚地看到脉冲模式的良好保存。脉冲、光纤和放大参数对于平均光孤子是有效的。
1k^oS$UT 图8显示了脉冲的初始模式，以及在SMF中传输200、350和500km后的相同脉冲模式，以及每50km用EDFA进行周期性放大，峰值功率为5.8 mW。
AQ^u 0<*<$U 图8.功率不足的脉冲模式
q ZZK#,Qb 由于使用了不适当的脉冲功率，图案中的脉冲无法保持其形式。结果，脉冲变宽并且出现复杂的
结构。
cm +P]8o%{ 这节课演示了平均光孤子系统。它要求：
\z ) %$#I 1.满足绝热条件LA＜LD；
m(P]k'ZH? 2.适当的脉冲峰值功率。
