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光孤子及光孤子通信

资料介绍
光孤子及光孤子通信


孤子(Soliton)又称孤立波,是一种特殊形式的超短脉冲,或者说是一种在传播过程中
形状、幅度和速度都维持不变的脉冲状行波。有人把孤子定义为:孤子与其他同类孤立
波相遇后,能维持其幅度、形状和速度不变。


孤子这个名词首先是在物理的流体力学中提出来的。1834年,美国科学家约翰·斯科特·
罗素观察到这样一个现象:在一条窄河道中,迅速拉一条船前进,在船突然停下时,在
船头形成的一个孤立的水波迅速离开船头,以每小时14~15km的速度前进,而波的形状
不变,前进了2~3km才消失。他称这个波为孤立波。


其后,1895年,卡维特等人对此进行了进一步研究,人们对孤子有了更清楚的认识,并
先后发现了声孤子、电孤子和光孤子等现象。从物理学的观点来看,孤子是物质非线性
效应的一种特殊产物。从数学上看,它是某些非线性偏微分方程的一类稳定的、能量有
限的不弥散解。即是说,它能始终保持其波形和速度不变。孤立波在互相碰撞后,仍能
保持各自的形状和速度不变,好像粒子一样,故人们又把孤立波称为孤立子,简称孤子



由于孤子具有这种特殊性质,因而它在等离子物理学、高能电磁学、流体力学和非线性
光学中得到广泛的应用。


1973年,孤立波的观点开始引入到光纤传输中。在频移时,由于折射率的非线性变化与
群色散效应相平衡,光脉冲会形成一种基本孤子,在反常色散区稳定传输。由此,逐渐
产生了新的电磁理论——光孤子理论,从而把通信引向非线性光纤孤子传输系统这一新领
域。光孤子(soliton)就是这种能在光纤中传播的长时间保持形态、幅度和速度不变的
光脉冲。利用光孤子特性可以实现超长距离、超大容量的光通信。



光孤子通信




光纤通信中,限制传输距离和传输容量的主要原因是“损耗”和“色散”。“损耗”使光信号
在传输时能量不断减弱;而“色散”则是使光脉冲在传输中逐渐展宽。所谓光脉冲,其实
标签:无线通信RF
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