暗孤子传输系统中调制拉曼泵浦的控制作用

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1、暗孤子传输系统中调制拉曼泵浦的控制作用尘杨祥林(东南大学电子工程系南京210096)(湖北师范学院物理系黄石435002)提要一种新的暗孤子传输控制方法，调制拉曼泵浦被用来控制暗孤子的传输。研究结果表明：在暗孤子传输系统中，每个放大器后插人调制拉曼泵浦进行传输控制，不仅可以有效地抑制暗孤子的时间抖动，同时还明显降低了暗孤子问的相互作用。美键词暗孤子传输系统，调制拉曼泵浦，暗孤子传输控制征．吣1引言由于大容量、长距离、高码率通信存在广泛的应用前景，以光孤子脉冲作为信息载体的全光通信已成为光通信科学研究的焦点J。

2、光孤子脉冲在光纤中传输时．需要用放大器来补偿光纤损耗．而放大器在补偿光纤损耗的同时，也产生和放大了放大器自发辐射(ASE)噪声，引起了光孤子频率随机走移，限制了光孤子长距离通信容量(GH效应)口，同时光孤子传输系统用于通信时，孤子间相互作用成为提高系统码率的障碍，它引起信道问信号串扰，是通信系统中非ASE噪声引起的孤子到达检测窗口的时间抖动的主要来源，劣化了系统的误码率。抑制G—H效应、降低孤子间相互作用的许多方法已被提出，如带宽限制放大、周期性插入同步幅度调制器或同步相位调制器，以及光相位共轭等“。暗孤子是

3、传输在光纤正常色散区中的光孤子脉冲，它有着不同于传输在光纤负色散区中的明光孤子脉冲的各种特性，具有比明孤子更强的抗扰动的能力，更佳的传输稳定性，更高的传输码率和更好的脉冲形状自我修复能力，因而在超高码率、超长距离的未来通信中潜在诱人的应用前景。暗孤子在传输中，由于暗孤子的振幅和速度是相关联的，滤波器不能有效地抑制暗孤子的频率漂移和降低暗孤子问相互作用，非线性增益和同步相位调制被用来起传输控制作用]。文献[9]提出一种新的孤子控制方法——调制拉曼泵浦方法来有效地抑制明孤子传输系统中ASE噪声引起的到达检测窗口的

4、时问抖动，它的实质是同步幅度调制和同步相位调制的联合作用，同时通过分析拉曼效应在传输过程中对信号的补偿作用[1，可知强的调制喇曼泵是可以代替孤子传输系统中起补偿作用的掺铒光纤放大器的，因此它是一种理想的孤子控制*国家自然科学基金资助项目。**联系单位：湖北师范学院物理系。收稿日期：1996—12一O6；收到修改稿日期：l9g7一o3～1O7期李宏等：暗孤子传输系玩中调制拉曼泵浦的控制作用655方法。本文采用调制拉曼泵浦来控制暗孤子传输系统，研究结果表明，它也是暗孤子传输系统中理想的控制方法。2理论公式于用调制

5、拉曼泵浦进行暗孤子传输控制方案的设计为：在暗孤子传输系统中，暗孤子的放大面蓉周期远小于孤子周期t每个放大周期里，调制拉曼泵浦置于每一个掺铒光纤放大器的后面，放书，爿大器起着补偿光纤损耗的作用，调制拉曼泵浦起孤子控制的作用，引入非线性增益是为了暗孤子的稳定传输，滤波器在这里仅起过滤剩余调制拉曼泵浦的作用．这与明孤子传输系统不同，在明孤子传输系统中，滤波器不仅起着过滤剩余调制拉曼泵浦的作用，而且起着稳定明孤子传输的作用。传输在正常色散区中的暗孤子和调制拉曼泵浦的归一化的耦合方程为蓑一{+(II+2II)一(gII

6、：+)4-irl丁(1)【警+挈)+导4-R(II+2I})一一II(2)其中，和是暗孤子和调制拉曼泵浦波的包络函数；是系统的净增益；是滤波器的二阶系数；y是非线性增益系数；P=II／I蚓，耳，是调制泵浦和孤子的二阶色散；R—，，是调制泵和孤子的频率；一磊培是喇曼增益；是群速度偏离系数，它与暗孤子和调制拉曼泵浦波的群速度有关。在暗孤子传输过程中，调制拉曼泵浦的表达式为一A。s(2r／7)(3)其中，A是调制幅度，是调制周期。暗孤子在传输中，由于暗孤子的振幅和速度是相关联的(在归一化方程中两者的平方和为1)t滤

7、波器不能有效地抑制暗孤子的频率漂移和降低暗孤子间的相互作用，非线性增益和同步相位调制可以被用来起传输控制作用，本文中t为了暗孤子脉冲传输的稳定性，引入了非线性增益。利用暗孤子传输系统的守恒量(动量)扰动法”，调制拉曼泵浦与暗孤子传输系统的参数之间满足—y一掣osechI一0(4)下面，我们利用光束传播法，对初始输入单个暗孤子时传输中的暗孤子的平均位置、平均频率及初始输入两个暗孤子时暗孤子间的相对间隔随传输距离变化关系进行了计算，并分析了所得结果。3结果讨论在传输过程中，调制拉曼泵浦置于传输线上每一个掺铒光纤放

8、大器的后面，到一个放大周期时，假设剩余的泵浦被滤波器完全过滤掉新的调制拉曼泵浦被注入。在数值模拟中，所取的系统参数为：暗孤子的波长一]550nm，调制泵浦的波长^一]450rain，暗孤子的初始脉宽为中国激光25ps，暗孤子和泵浦的峰值功率为3mW，L5mw，暗孤子和调制泵浦的光纤本征损耗率均为0．2dB／km，光纤有效锥面积s一25Fm，光纤的零色散波长为一1500nm．，非线性折射率=3．2×1