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。
k#mL4$]V5N 非线性作用会部分抵消色散所带来的脉冲展宽，当两种效应达到平衡时，光脉冲在传播过程中脉冲宽度不再发生变化，光脉冲就会像一个一个孤立的粒子那样变成了理想的光脉冲，这种脉宽不再随传播过程变化的理想脉冲，称为
光孤子。
* "?,. 2#UVpgX? 1.仿真任务
P$clSJW 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。
gMZrtK `< 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。
2U+Fa t@ y=SpIbn{ 2.仿真步骤
EF 8rh 图1所示为光路图。
^ fS_h `B G(hnrRxn 图1.光路布局
R-f('[ u 图2是用于实现10 Gb/s传输的全局
参数。
EWVn*x l? EzCi%>q 图2.全局参数设置 [$\VvRu%
图3为脉冲参数。
poqNiOm4% Wp^ |= 图3 脉冲参数设置
# .OCoc 我们设定：
$B%3 #- 比特速率 B= 10 Gb/s → TB = 100 ps.
&&96kg3 序列长度 16 bits
}72 +i 脉冲波长 λ= 1300 nm
9Z3Y, `R, TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps
MP
Q? Q] ' 输入峰值功率 21.7 mW
A_J !VXq 8 }M aj 图4和图5显示了非线性色散光纤的参数。
`n e9&+ 图4.非线性色散光纤的Main参数
Y#U0g|UDn 图5.非线性色散光纤的Dispersion参数
GN|xd+O_ 我们将设定长度为50 km、损耗为0.4 dB/km的SMF。
*zX^Sg-[ dFnu&u" 注：不考虑群延迟和三阶色散的影响。
Nb> C 5TjR 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）。
5VLC\QgK^ IU]@%jA_:A 图6.非线性色散光纤的Nonlinearities参数 ~llw_ w
对于Kerr非线性系数γ=n2ω0/cAeff，非线性折射率n2=2.6×10-20[m2/W].
JU=4 v!0 anUH'mcK* 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。
6bbzgU Ll 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：
a
0qDRB ——5.8 mW——光孤子峰值功率（功率不足）
RUV: ——27.1mW——考虑周期性放大的光孤子峰值功率（平均光孤子）
&= -{adm 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。
E I&)+cC CX>QP&Gj 3.仿真结果
k3e?:t 9 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。
TaTw,K|/ 5jc y*G}[ 图7.平均光孤子脉冲
/JP%gD"8 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。
?)/&tk9.n 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。
gBy7 q09r X]Ma:1+ 图8.功率不足的脉冲模式
*U|2u+| F 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。
a0B,[i 这节课演示了平均光孤子系统。它要求：
9M .cTIO{ 1.满足绝热条件LA＜LD；
hr GfA 2.适当的脉冲峰值功率。
