集成光电子学进展

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1、集成光电子学进展ProgressinIntegratedOptoelectronics第12号 主办单位集成光电子学国家联合重点实验室 2003年4月顾问委员会(按姓氏笔划排序) 王启明陈良惠张以谟张克潜周炳琨高鼎三梁春广简水生 编委会(按姓氏笔划排序) 主任：罗毅 副主任：黄永箴委员：王玉堂刘式墉任晓敏余金中杜国同杨辉林世鸣范希武董孝义责任主编：王莉集成光电子学进展通信处：北京912信箱图书信息中心邮编：100083电话：82304315E-mail:lwang@re

2、d.semi.ac.cn目录前沿光通信 光孤子通信技术的现状与未来(2)有源器件 光纤激光器的新进展(8)无源器件 光纤光栅器件及其在光通信技术中的应用(15) 紫外写入法制作阵列波导光栅(22)高技术工艺设计罗兰园（一）(26)微光机电技术 微光机电系统的应用领域及近期进展(28)高技术简讯 美澳科学家推进太空激光通信(35) 单电子发光二极管(35) 属原子移动导致有机发光二极管雪崩（35） 平板显示器中的薄膜集成技术（36） 制造纳米大小的电子元件（36） 微型晶体管

3、尺寸接近纳米（36） 玻色-爱因斯坦凝聚物中的亮孤子（37） 光子的质量究竟有多大（37） 美科学家研制出原子级纳米“晶体管”（38） 纳米器件取得良好实验效果（38）人造纳米团簇两维超晶格的制备和研究（38）科学家观察到引力场中的量子效应（39）量子博弈论开辟量子计算机应用新前景（39）前沿光通信 光孤子通信技术的现状与未来*蔡炬杨祥林 （南京邮电学院光信息技术系，江苏南京210003）摘要：回顾了光孤子通信研究的发展历程，介绍了普通光孤子通信及色散管理光孤*国家自然科学基金资助项目（N

4、o.60072046）。蔡炬，男，1970年出生。博士生，讲师。主要从事高速光通信技术的研究子通信系统的构成、工作原理及其优点，介绍了国内外光孤子通信研究的现状及发展动向，最后介绍了实用化研究的进展和成果，并对其应用前景进行了展望。关键词：光孤子；色散管理；非线性；定时抖动1引言孤子是英文“Soliton”的译名，首先是在流体力学中提出来的。1834年，英国海军工程师ScottRussell观察到［1］，在一条窄河道中，迅速拉一条船前进，当船突然停下时，在船头会形成一个孤立的水波迅速离开船头，以14～

5、15km/h的速度前进，而波的形状不变，前进了2～3km才消失。他称这个波为孤波。光学中孤波现象的研究始于1965年，先后发现了自聚焦空间孤子与非线性介质波导中的传输孤子。在光学中，孤子这个词用来描述光脉冲包络在非线性介质中传播时的类似于粒子的特性，在数学上是非线性波动方程的局域行波解，在一定条件下，这种包络孤波不仅不失真地传播，而且象粒子那样经受碰撞仍保持原来的形状而继续存在，称为光孤子。1973年，Hasegawa和Teppert首次从理论上推断，无损光纤中能形成光孤子［2，3］。1980年，贝尔实验室的

6、Mollenauer等人用实验方法在光纤中观察到了孤子脉冲［4］，1981年，Hasegawa和Kodama提出将光纤中的孤子作为信息载体用于通信，构建一种新的光纤通信方案，称为光孤子通信。光孤子通信能提供非常高的传输速率，对偏振模色散（PMD）有抑制作用，具有保形传输的特点，而且能够传输极长的距离而不发生形变。由于它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制，其传输容量比当今最好的通信系统高出1～2个数量级，中继距离可达上百公里，因此光孤子通信很快成为研究的热点，并被认为是下一代最有发展前途的传输方式之一

7、［1］。光孤子通信提出20多年来，已取得突破性进展，光纤中的孤子即将变为实用的信息载体，ITU已提出了光孤子通信系统标准建议，美国《电讯》杂志将光孤子通信技术列为2000年电信发展十大热门技术之首。光孤子通信技术将变成一类新的商业化的通信技术。本文将介绍光孤子通信技术的研究成果及发展走向。2光孤子通信系统的工作原理 2.1光纤孤子传输系统的基本构成 光纤中的孤子通信是利用光纤色散与非线性相互作用平衡时实现的一种光纤通信方式。光纤中的群速色散（GVD）使脉冲在传输过程中不断展宽，而光纤的非线性使脉冲压缩

8、。这两种因素之间具有一定的关系，当色散与非线性的相互作用达到平衡时，脉冲的展宽和压缩刚好抵消，孤子在传输过程中将始终保持形状不变，从而可以实现超长距离传输。由于光孤子是色散与非线性相互作用达到平衡时的产物，所以光纤特性对光孤子的形成、传输演变特性与通信能力有决定性影响，是支撑光纤孤子通信的决定性因素。同时，光纤损耗也会导致孤子脉冲展宽，幅度降低。目前，已经开发出能平衡损耗并保持孤子脉冲波形的光放大