２０１２年３月 第２８卷第３期 长春教育学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｍａｒ．２０１２ Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．３ 浅谈光孤子在光纤中传输的特性 曹爱峰 摘要：先孤子从本质上来说是光脉冲序列的一种表现形式，它能够在以光纤为栽体的传输通道中持续长时间传输而其形态不发生 改变．这也正是人们能够利用光孤子实现通信的基础与根本。本文以光孤子在光纤中的传榆通信为研究对象，从光孤子通信特点、 影响光孤子在先纤中传榆特性的因素、光孤子在先纤中的传输控制技术以及偏振模散色影响下先孤子的脉冲传输特性这四个方面。 进行了较为详细的分析与阐述．并据此论证了对光孤子在光纤中传输特性进行研究在推动通信网络应用技术发展过程中所起到的重 要作用与意义。 关键词：光孤子；光纤；传输；通信 中图分类号：ＴＮ９２９．１１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１－６５３１（２ｏ１２）０３－００６４－０２ 伴随着现代科学技术的发展与计算机网络技术的不断完善， 理想光纤传输通道下的理想值，实际有损的光纤传输需要一种性 人们对于高容量、高传输速率的通信要求也越来越高，光孤子通 质、形态更为稳定的孤子解来表述——平均孤子。这种孤子能够 信逐渐成为国内外相关学者的研究重点。从理论上来说，光孤子 在各种非标准形态的初始脉冲条件下，表现出类似弹性粒子的物 脉冲之所以能够在光纤介质中高效、稳定、长时间传输，是离不 理性特征，据此实现各种脉冲信号在光纤介质中长期、稳定以及 开光孤子中群速度色散和自相位调制效应平衡的技术支持的。然 高效的通信传输。 而，大量实践研究结果表明，在光纤介质实际通信机系统中，光 二、影响光孤子在光纤中传输特性的因素 孤子的传输特性会受到诸多因素的制约，影响光孤子光纤传输通 孤子解所考虑的仅仅是光纤在理想传输状态下脉冲信号传输 信的实现。因而，对光孤子在光纤中传输特性进行研究有着重要 能力，并不具备良好的实践操作能力。因此，我们要考虑到光纤 意义。笔者现结合实践工作经验，就这一问题谈谈自己的看法。 介质传输通道在各种实践操作过程中可能遇到的阻力及干扰。笔 光孤子通信的特点 者认为，在当前技术支持下，能够对光孤子传输特性产生一定程 通过观察麦克斯方程组基本规律我们不难发现，光纤传输方 度影响的因素基本可以分为两个方面：一方面是光纤介质自身特 程中的光脉冲子方程从本质上来说是广延非线性方程的一种表现 性对光孤子传输特性造成的影响，光纤介质的各种有限损耗、色 形式。一般而言，在单模光纤介质内做传输运动的光脉冲信号在 散都会使光孤子在光纤中的传输稳定性与效率受到严重干扰；另 收到低阶ＧＶＤ和克尔效应的双重影响，光脉冲信号的具体脉冲 方面是整个光纤传输系统中非线性相互作用对光孤子传输特性 幅度通过光纤色散与光纤非线性系数之间的相互关系来表述。 造成的影响。自相位、交叉相位的调制同样会不同程度的导致光 通过这一脉冲幅度基本公式我们可以看到，色散长度与非线 孤子传输完整性与及时性受到影响。 性长度是决定光孤子脉冲信号在沿光纤介质传输方向脉冲过程中 三、光孤子在光纤中的传输控制技术 所演变长度量的两大关键因素，通过对这两者影响程度的测定， 我们知道，无论是各种类型的脉冲信号，在光纤介质通信传 一、一我们能够判断出在整个演变过程中，色散还是非线性效应对脉冲 输过程中势必会有一部分脉冲能量通过传输介质以色散播的形式 传输的作用更为显著。研究者在色散与非线性效应相对平衡的状 损耗掉。大量的实践研究结果表明，则会中色散辐射波会随着脉 态下，能够得出整个脉冲关系中的孤子解，但这种孤子解仅仅是 冲信号传输距离的增大而不断增大，并且这种增大能够日积月 对其他涉及到公共利益的民事案件提起公诉，这些案件应与国有 ２６． 资产流失、垄断行为等相类似。特别是当出现其他涉及公共利益 ［２］林莉红．法社会学视野下的中国公益诉讼０１．学习与探索，２００８， 的案件而没有合适的主体提起诉讼时，检察机关也应该提起民事 （１）． 诉讼。 【３】颜运秋．公益诉讼理念研究［ｆｖｌ】．北京：中国检察出版社，２００２：１５７． 民事公益诉讼原告资格的确立，需借鉴国外相关立法与实 ［４］郭翔．民事诉讼法关键词【Ｍｑ．北京：法律出版社，２００６：５． 践，并充分考虑我国社会主义现阶段国情。我国应该明确赋予检 ［５】罗洁珍．法国新民事诉讼法典［Ｍ】．北京：中国法制出版社，１９９２： 察机关对相关民事领域侵害公共利益的行为提起民事公益诉讼的 ４６７．权力，以便于通过法律途径及时有效地使公共利益得到维护。相 ［６】江伟，段厚省．论检察机关提起民事诉讼叫现代法学，２０００，（６）：１６． 信这一诉求在下次相关法律修改时能够得到体现，那样将实现我 ｒ７】杨荣馨．民事诉讼原理［ＭＩ．北京：法律出版社，２００３：２３４． 国公益诉讼领域的突破。通过对社会公益的有效维护，促进社会 ［８】孙彩虹．检察机关提起国有资产流失公益诉讼制度研究Ⅱ】．河南 的进步与发展。 ‘ 师范大学学报社会科学版，２００８，（２）． 参考文献： 责任编辑：贺春健 ［１】张艳蕊．民事公益诉讼制度研究［ＭＩ．北京：北京大学出版社，２００７： 曹爱峰／吕梁学院汾阳师范分校讲师，硕士（山西吕梁０３２２００）。 ６４ 长春教育学院学报 ２０１２年第３期 累，最终会使得整个光纤传输系统信噪比的大大下降，信号传输 值到一定极限时，在光孤子最大传输距离诸多影响因素中， 误码率上升。然而孤子传输控制技术却能够对这种问题加以有效 ＰＤＭ参量则占据着主导作用。 的遏制，在降低孤子色散辐射波的同时不断提升光孤子在光纤传 ２．光孤子在光纤介质通信传输系统中的ＰＭＤ控制说明。就 输系统中的传输性能。一般而言，当前各种研究及实践操作过程 我国而言，尽管当前技术条件支持下所研发的新一代单模光纤通 中使用较为广泛的光纤介质孤子传输控制技术可以分为以下两大 信系统已经能够满足当前经济社会发展过程中对计算机应用及网 类。 络通信技术的基本需求，然而要想将传统模式下大范围铺设的标 １．同步调制技术。从理论上来说，同步调制技术是指当光纤 准单模光纤传输通信系统完全打破是不科学也是不经济的。因 传输通道中的脉冲信号传输有一定距离，初始脉冲传输信号在形 此，笔者认为，在传统标准单模光纤传输通信系统中对光纤介质 态上发生一定程度改变的情况下，使脉冲信号经过同步调制器的 进行有效的ＰＭＤ补偿同样能够达到新一代单模光纤通信系统的 加工处理，在形态Ｅ恢复到初始脉冲信号传输状态，据此达到维 应用标准。与光孤子在光纤中的传输控制技术一样，光孤子在光 护、提升光纤介质通信系统光孤子传输性能的目的。 纤介质通信传输系统中的ＰＭＤ控制技术同样可以分为在线同步 ２．滑频滤波技术。滑频滤波技术与同步调制技术相比最大的 调制技术与滑频滤波技术两种。 区别在于它所采用的滤波器是一种能够使传输系统中心频率在传 （１）在线同步调制技术分析。笔者认为，要想利用在线同步 输距离影响之下发生一定改变的滤波器。受到线性窄带噪声与滤 调制技术对标准单模光纤通信技术进行补偿，首先就需要建立起 波器滑频问题的影响，当前所使用的滑频滤波器相对于光孤子来 能够满足两大偏振分量的非线性耦合方程关系模型。我们可以通 说是透明的。对线性窄带噪声而言这种滤波器又能起到很强的抑 过观测光孤子脉冲信号在在线同步调制技术调制前后光孤子最大 制作用。一般而言，当前所使用的滑频滤波器能够分为上滑频滤 传输距离与ＰＭＤ之间的关系分析，总结出以下规律：ＰＭＤ系 波器以及下滑频滤波器两大类，这两种滑频滤波器得以区别的最 数与在线同步调制对光纤传输通信系统的补偿效果呈反比例关 主要原因在于光孤子在滤波器作用下中心频率的增减变化趋势。 系。ＰＤＷ系数越大，脉冲信号受到的影响及影响程度也就大， 般来说，当滤波器的滑频线性数值不是很大的情况下，采用这 同步调制的补偿效果也就越差。 两种类型的滑频滤波器从技术上来说没有太大的差异，都能够对 （２）滑频滤波技术分析。与在线同步调制技术一样，采用滑 光孤子在光纤中的传输性能进行完善。 频滤波技术对传统光纤传输通信系统进行补偿需要以光孤子脉冲 四、偏振模色散影响下光孤子在光纤中的脉冲传输特性 信号的非线性耦合方程关系模型为前提。在经典光孤子光纤传输 偏振模色散作为影响光孤子在光纤介质中传输特性得以实现 系统中，滑频滤波器对于整个标准单模光纤传输系统补偿效果要 的一大因素，具有非常深刻的研究意义。偏振模色散反映到光孤 取决于ＰＭＤ系数的取值大小。当ＰＭＤ系数取值较小时，滑频 子传输过程中会在脉冲信号上体现出各种不同的影响与表现形 滤波器会使得光孤子在光纤传输过程中短时间内最大传输距离增 式。笔者现从双折射光纤中的光孤子传输以及孤子传输系统中的 长较多；当ＰＭＤ系数取值较大时，滑频滤波器对光纤传输通信 一ＰＭＤ控制这两个方面对光孤子脉冲传输特性进行简要分析。 １．双折射光纤中的光孤子传输。若不考虑光纤介质传输通道 的高阶色散效应，两个沿着双折射光纤主轴进行通信传输运动的 系统的有效补偿作用则显得不是特别明显。 五、结语 在当前技术条件支持下，光纤技术的应用主要可以体现在两 正交偏振经典光孤子在光纤中的脉冲传输特性能够在一般性传输 个方面：一是光电检测与光纤传感；二是本文所研究的重点—— 公式的基础上进行简化处理。特别需要注意的是，这种经典光孤 光纤传输通信。光孤子作为光脉冲序列的一种，其在光纤通信传 子的传输特性应用范围需要以脉冲信号脉宽未达到飞秒量级水平 输系统中所发挥的重要作用不可小觑。本文对光孤子在光纤中的 为基本前提。当整个光纤介质通信系统中所传输的脉冲信号脉宽 传输特性进行了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究工作 在飞秒量级水平以上时，高阶色散效应就成为了光孤子在光纤脉 的开展提供一定参考。 冲传输过程中不可忽视的一环，高阶色散项就应当体现在脉冲信 参考文献：１】张华峰．非局域介质中光束的传输控制与光纤系统中超短脉冲 号的一般性传输公式当中。这也是孤子脉冲传输模型的建模过 ［程。 串的传输特性研究【Ｄ】．太原：山西大学，２００９． ２］戴小玉．超常介质中的调制不稳定性和孤子传输特性研究 ．长 在孤子脉冲模型的支持下，我们可以轻松地观测到光孤子在 ［光纤介质传输通道中脉冲信号的演化特性，并能够根据所检测到 沙：湖南大学，２００９． 的各种数据对不同ＰＭＤ状态对光孤子传输距离产生的影响及变 ［３】赵玉辉，郑义，张玉萍，张兴坊，詹仪．啁啾高斯脉冲在光纤中传 ．光电子技术，２００６，（３）． 化规律进总结。现举例说明：考虑到ＰＤＭ取值受随机性的影 输的脉冲展宽研究Ｄ】４］刘晶会，励强华，孙大龙．初始啁啾对光子晶体光纤中飞秒高斯 响，在计算光孤子传输最大传输距离的过程中我们往往需要重复 ［２００８，（２）． 多次取值实验，我们能够根据测算所提供的ＧＶＤ以及ＰＭＤ的 脉冲压缩影响的研究卟光电子技术，参量取值测算出光孤子在光纤传输通行系统中最大传输距离的客 ［５】孟祥花．基于符号计算的光纤通信等若干领域中变系数非线性 模型的研究【Ｄ】．北京：北京邮电大学，２００９． 观平均值。 ６】孙学明，张慧剑，左萌，顾畹仪，徐大雄．单模光纤二阶偏振模色 当色散参量的取值越小时，光孤子在光纤通信系统中的最大 ［传输距离也就越远。然而，当色散参量取值到一定极限时，光孤 散的Ｊｏｎｅｓ矩阵Ⅱ］应用光学，２００５，（１）． 子的最大传输距离与ＰＤＭ参量之间的关系并不太大，反而是 ＧＶＤ参量对其传输距离影响比较深刻。反之，当ＧＶＤ参量取 责任编辑：姚旺 ６５