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。 "IQY y~
/ 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。 P.q7rk< 0lniu=xmQ- 1.仿真任务 zF^H*H 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。 KG(FA 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。 ;`pIq-= R\3v=PR[ 2.仿真步骤 tlD^"eq4: 图1所示为光路图。 7K.],eo0 7J5jf231 图1.光路布局
(n .IK/: 图2是用于实现10 Gb/s传输的全局参数。 G) [gLD{g? 24 [cU 图2.全局参数设置 F7jkl4
图3为脉冲参数。 :TP4f
? FA V6d,}Z+"z' 图3 脉冲参数设置
/~ WBqcl 我们设定： P PV T2;9 比特速率 B= 10 Gb/s → TB = 100 ps. PR!0=E*} 序列长度 16 bits ^
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#B 脉冲波长 λ= 1300 nm Q%q;= a TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps )K]p^lO 输入峰值功率 21.7 mW q1L>nvE (D?4*9 = 图4和图5显示了非线性色散光纤的参数。 @8m%*pBg 图4.非线性色散光纤的Main参数
.YvIVQ 图5.非线性色散光纤的Dispersion参数
OhN2 FkxL 我们将设定长度为50 km、损耗为0.4 dB/km的SMF。 @|"K"j# LqI&1$# 注：不考虑群延迟和三阶色散的影响。 U & 在每条光纤之后，信号用EDFA进行放大。因此，LA=50 km。满足条件LA＜LD（见图6）。 ji4bz#/B0
9pj6`5Zn@6 图6.非线性色散光纤的Nonlinearities参数 <>$CYTb
对于Kerr非线性系数γ=n2ω0/cAeff，非线性折射率n2=2.6×10-20[m2/W]. 73S
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Q6URaw#Yt` 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。 dQrz+_ 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： Y=Ic<WHR ——5.8 mW——光孤子峰值功率（功率不足） A:y^9+Da ——27.1mW——考虑周期性放大的光孤子峰值功率（平均光孤子） Oh10X.)i 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。 }BT0dKx /CyFe< t 3.仿真结果 -{Ar5) ?=' 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。 XABP} |aWK Dpu?J F] 图7.平均光孤子脉冲
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