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。
D!/ 4u0m 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@uHzu7 T!>h Pg 1.仿真任务
W[
W)q%[) 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。
~{5v a 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。
/ x$JY\cq` '@h 2.仿真步骤
~gGkw# 图1所示为光路图。
JX[]u<h? _KxR~k^ 图1.光路布局
)oz2V9X{ 图2是用于实现10 Gb/s传输的全局
参数。
$C fp1# rKI< ! 图2.全局参数设置 un -h%-e |
图3为脉冲参数。
ID! S}D Zv=pS
(9 图3 脉冲参数设置
D1 v0`od' 我们设定：
J5H K1 比特速率 B= 10 Gb/s → TB = 100 ps.
[u2t1^# Ol 序列长度 16 bits
9#&H'mG 脉冲波长 λ= 1300 nm
QRBx}!:NZ# TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps
C4.GtY8,d 输入峰值功率 21.7 mW
Y)1J8kq_ JS%LJ _J 图4和图5显示了非线性色散光纤的参数。
a`#lYM%(> 图4.非线性色散光纤的Main参数
6o \uv 图5.非线性色散光纤的Dispersion参数
q >>1?hzA 我们将设定长度为50 km、损耗为0.4 dB/km的SMF。
r<!nU&FPD: ' VCuMCV 注：不考虑群延迟和三阶色散的影响。
Q1x&Zm1v 在每条光纤之后，信号用EDFA进行放大。因此，LA=50 km。满足条件LA＜LD（见图6）。
9X;*GC;d oQu>Qr{Zp 图6.非线性色散光纤的Nonlinearities参数 ,*d8T7T
对于Kerr非线性系数γ=n2ω0/cAeff，非线性折射率n2=2.6×10-20[m2/W].
L3xN#W;m7 YW/V}C'> 50 km SMF的线性损耗为20 dB，损耗用增益为20dB的理想EDFA进行周期性补偿。
-)')PV_+ 该SMF的光孤子峰值功率为5.8mW。平均光孤子的输入功率为27.1mW。为了证明平均光孤子输入功率的重要性，我们将考虑具有两个不同输入功率的500km SMF中的光孤子传播：
su1fsoL0 ——5.8 mW——光孤子峰值功率（功率不足）
!bYVLFp=\_ ——27.1mW——考虑周期性放大的光孤子峰值功率（平均光孤子）
tp7$t# 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。
tcv(<0 3 e1-w$z&S 3.仿真结果
j=M%*`@ 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。
<4vCx Q*PcO \Y!y 图7.平均光孤子脉冲
DgW@v[#BK= 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。
g H'hA' 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。
.IdbaH
_a !3k-' ),z& 图8.功率不足的脉冲模式
``:[J r & 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。
/NCN wAj7 这节课演示了平均光孤子系统。它要求：
"B
(?|r% 1.满足绝热条件LA＜LD；
\ f+;X 2.适当的脉冲峰值功率。
