光孤子傳輸的案例
RP Fiber Power 高階光孤子脈沖
文件：Higher-order Solitons .fpw
(對應表格操作文件Higher-order Solitons . fpi)
該范例為摻鍺石英光纖內高階光孤子的傳輸。
給定鍺含量分布條件下，計算模式特性。選擇合適的參量，獲得單模特性。
選擇各階色散分布、或僅選擇二階色散、用于超短脈沖的模擬。
可選擇非啁啾sech2型初始脈沖，及對應高階光孤子的能量（例如2階或4階）。
可見，對于短孤子脈沖寬度（1ps或更短），高階色散嚴重影響脈沖傳輸，導致一個周期后孤子脈沖不再重現。
圖形如下：
圖1為不同光纖長度下，光功率隨時間的變化。
圖2為相關信息的彩色圖像。
圖3為光譜的變化：不同光纖長度下，光譜功率密度與波長的關系。
圖4為光譜變化的彩色圖像。
圖5為光纖的色散分布，表明強烈的三階色散。
圖6為以GIF格式保存的光譜圖像。
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文件：Higher-order Solitons .fpw
(對應表格操作文件Higher-order Solitons . fpi)
該范例為摻鍺石英光纖內高階光孤子的傳輸。
給定鍺含量分布條件下，計算模式特性。選擇合適的參量，獲得單模特性。
選擇各階色散分布、或僅選擇二階色散、用于超短脈沖的模擬。
可選擇非啁啾sech2型初始脈沖，及對應高階光孤子的能量（例如2階或4階）。
可見，對于短孤子脈沖寬度（1ps或更短），高階色散嚴重影響脈沖傳輸，導致一個周期后孤子脈沖不再重現。
圖形如下：
圖1為不同光纖長度下，光功率隨時間的變化。
圖2為相關信息的彩色圖像。
圖3為光譜的變化：不同光纖長度下，光譜功率密度與波長的關系。
圖4為光譜變化的彩色圖像。
圖5為光纖的色散分布，表明強烈的三階色散。
圖6為以GIF格式保存的光譜圖像。
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展開 OptiSystem應用：脈沖內拉曼散射對高階光孤子的衰變
本課程演示了受激拉曼散射對短孤子脈沖的影響。
布局及其全局參數如圖1和圖2所示。
圖1.光路布局
圖2.全局參數設置
圖3.脈沖生成器設置
非線性色散光纖組件的參數如圖4所示。該布局模擬了高階孤子脈沖的傳播。
脈沖寬度（FWHM）為450.62fs，對應的T0值為T0≈（TFWHM/1.763）=255.6fs。
圖4.非線性光纖設置
設置完成后運行程序，可以看到輸出脈沖形狀和頻譜如圖5所示。
圖5.初始脈沖
輸出脈沖形狀和頻譜如圖6所示。可以看出，受激拉曼散射對高階孤子的影響是將其分解。
圖6.輸出脈沖
此外，通過比較輸入和輸出脈沖頻譜，可以清楚地看到孤子自頻移現象。
歸一化頻移：
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展開 OptiSystem：平均光孤子系統
超高速、超長中繼距離傳輸一直是光纖通信所追求的目標。而光纖損耗、色散和非線性效應是其發展的主要限制因素。光纖的色散使光信號的脈沖展寬，而光纖中還有一種非線性的特性，光纖的非線性特性在光的強度變化時使頻率發生變化，從而使傳播速度變化，這種特性會使光信號的脈沖產生壓縮效應。
非線性作用會部分抵消色散所帶來的脈沖展寬，當兩種效應達到平衡時，光脈沖在傳播過程中脈沖寬度不再發生變化，光脈沖就會像一個一個孤立的粒子那樣變成了理想的光脈沖，這種脈寬不再隨傳播過程變化的理想脈沖，稱為光孤子。
1.仿真任務
本課程演示了在由SMF（單模光纖）組成的500km光鏈路上以10Gb/s傳輸的平均光孤子系統。
光孤子通信系統脈沖器進行編碼調制，通過光功率放大器(如EDFA)對傳輸過程中信號能力衰耗進行補償、并在光纖中進行傳輸，光纖中的非線性效應抵消色散的脈沖展寬，使光孤子信號在長距離光纖穩定傳輸。
2.仿真步驟
圖1所示為光路圖。
圖1 光路布局
圖2是用于實現10 Gb/s傳輸的全局參數。
圖2 全局參數設置
圖3為脈沖參數。
圖3 脈沖參數設置
我們設定：
比特速率 B=10 Gb/s → TB = 100 ps.
序列長度 16 bits
脈沖波長 λ= 1300 nm
TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps
輸入峰值功率 21.7 mW
圖4和圖5顯示了非線性色散光纖的參數。
圖4 非線性色散光纖的Main參數
圖5 非線性色散光纖的Dispersion參數
我們將設定長度為50 km、損耗為0.4 dB/km的SMF。
注：不考慮群延遲和三階色散的影響。
展開 
RP Fiber Power 光孤子自頻移效應
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文件： Soliton self-frequency shift .fpw
(對應表格操作文件Soliton self-frequency shift .fpi)
該范例為，由于拉曼散射效應，光纖中光孤子脈沖的中心波長朝長波方向移動。
選擇非啁啾sech2型初始脈沖。對于光纖中的拉曼散射，采用簡化的響應函數。
如下圖所示：
圖1為頻移變化。
圖2為頻移與脈沖寬度的關系。光孤子脈沖寬度增加，頻移量變小。
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RP Fiber Power 光孤子自頻移效應
文件： Soliton self-frequency shift .fpw
(對應表格操作文件Soliton self-frequency shift .fpi)
該范例為，由于拉曼散射效應，光纖中光孤子脈沖的中心波長朝長波方向移動。
選擇非啁啾sech2型初始脈沖。對于光纖中的拉曼散射，采用簡化的響應函數。
如下圖所示：
圖1為頻移變化。
圖2為頻移與脈沖寬度的關系。光孤子脈沖寬度增加，頻移量變小。
OptiSystem應用：平均光孤子系統
超高速、超長中繼距離傳輸一直是光纖通信所追求的目標。而光纖損耗、色散和非線性效應是其發展的主要限制因素。光纖的色散使光信號的脈沖展寬，而光纖中還有一種非線性的特性，光纖的非線性特性在光的強度變化時使頻率發生變化，從而使傳播速度變化，這種特性會使光信號的脈沖產生壓縮效應。
非線性作用會部分抵消色散所帶來的脈沖展寬，當兩種效應達到平衡時，光脈沖在傳播過程中脈沖寬度不再發生變化，光脈沖就會像一個一個孤立的粒子那樣變成了理想的光脈沖，這種脈寬不再隨傳播過程變化的理想脈沖，稱為光孤子。
1.仿真任務
本課程演示了在由SMF（單模光纖）組成的500km光鏈路上以10Gb/s傳輸的平均光孤子系統。
光孤子通信系統脈沖器進行編碼調制，通過光功率放大器(如EDFA)對傳輸過程中信號能力衰耗進行補償、并在光纖中進行傳輸，光纖中的非線性效應抵消色散的脈沖展寬，使光孤子信號在長距離光纖穩定傳輸。
2.仿真步驟
圖1所示為光路圖。
圖1.光路布局?
圖2是用于實現10 Gb/s傳輸的全局參數。
圖2.全局參數設置
圖3為脈沖參數。
圖3 脈沖參數設置
我們設定：
比特速率 B= 10 Gb/s → TB = 100 ps.
序列長度 16 bits
脈沖波長 λ= 1300 nm
TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps
輸入峰值功率 21.7 mW
圖4和圖5顯示了非線性色散光纖的參數。
圖4.非線性色散光纖的Main參數
圖5.非線性色散光纖的Dispersion參數
我們將設定長度為50 km、損耗為0.4 dB/km的SMF。
注：不考慮群延遲和三階色散的影響。
展開 [Optiwave] OptiSystem應用：平均光孤子系統
超高速、超長中繼距離傳輸一直是光纖通信所追求的目標。而光纖損耗、色散和非線性效應是其發展的主要限制因素。光纖的色散使光信號的脈沖展寬，而光纖中還有一種非線性的特性，光纖的非線性特性在光的強度變化時使頻率發生變化，從而使傳播速度變化，這種特性會使光信號的脈沖產生壓縮效應。
非線性作用會部分抵消色散所帶來的脈沖展寬，當兩種效應達到平衡時，光脈沖在傳播過程中脈沖寬度不再發生變化，光脈沖就會像一個一個孤立的粒子那樣變成了理想的光脈沖，這種脈寬不再隨傳播過程變化的理想脈沖，稱為光孤子。
1.仿真任務
本課程演示了在由SMF（單模光纖）組成的500km光鏈路上以10Gb/s傳輸的平均光孤子系統。
光孤子通信系統脈沖器進行編碼調制，通過光功率放大器(如EDFA)對傳輸過程中信號能力衰耗進行補償、并在光纖中進行傳輸，光纖中的非線性效應抵消色散的脈沖展寬，使光孤子信號在長距離光纖穩定傳輸。
2.仿真步驟
圖1所示為光路圖。
圖1.光路布局
圖2是用于實現10 Gb/s傳輸的全局參數。
圖2.全局參數設置
圖3為脈沖參數。
圖3 脈沖參數設置
我們設定：
比特速率 B= 10 Gb/s → TB = 100 ps.
序列長度 16 bits
脈沖波長 λ= 1300 nm
TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps
輸入峰值功率 21.7 mW
圖4和圖5顯示了非線性色散光纖的參數。
圖4.非線性色散光纖的Main參數
圖5.非線性色散光纖的Dispersion參數
我們將設定長度為50 km、損耗為0.4 dB/km的SMF。
注：不考慮群延遲和三階色散的影響。
在每條光纖之后，信號用EDFA進行放大。
展開 OptiSystem應用：脈沖內拉曼散射對高階光孤子的衰變
本課程演示了受激拉曼散射對短孤子脈沖的影響。
布局及其全局參數如圖1和圖2所示。
圖1.光路布局
圖2.全局參數設置
圖3.脈沖生成器設置
非線性色散光纖組件的參數如圖4所示。該布局模擬了高階孤子脈沖的傳播。
脈沖寬度（FWHM）為450.62fs，對應的T0值為T0≈（TFWHM/1.763）=255.6fs。
圖4.非線性光纖設置
設置完成后運行程序，可以看到輸出脈沖形狀和頻譜如圖5所示。
圖5.初始脈沖
輸出脈沖形狀和頻譜如圖6所示?？梢钥闯觯芗だ⑸鋵Ω唠A孤子的影響是將其分解。
圖6.輸出脈沖
此外，通過比較輸入和輸出脈沖頻譜，可以清楚地看到孤子自頻移現象。
歸一化頻移：
[Optiwave] OptiSystem應用：脈沖內拉曼散射對高階光孤子的衰變
本課程演示了受激拉曼散射對短孤子脈沖的影響。
布局及其全局參數如圖1和圖2所示。
圖1.光路布局
圖2.全局參數設置
圖3.脈沖生成器設置
非線性色散光纖組件的參數如圖4所示。該布局模擬了高階孤子脈沖的傳播。
脈沖寬度（FWHM）為450.62fs，對應的T0值為T0≈（TFWHM/1.763）=255.6fs。
圖4.非線性光纖設置
設置完成后運行程序，可以看到輸出脈沖形狀和頻譜如圖5所示。
圖5.初始脈沖
輸出脈沖形狀和頻譜如圖6所示?？梢钥闯?，受激拉曼散射對高階孤子的影響是將其分解。
圖6.輸出脈沖
此外，通過比較輸入和輸出脈沖頻譜，可以清楚地看到孤子自頻移現象。
歸一化頻移：
OptiSystem應用：平均光孤子系統
超高速、超長中繼距離傳輸一直是光纖通信所追求的目標。而光纖損耗、色散和非線性效應是其發展的主要限制因素。光纖的色散使光信號的脈沖展寬，而光纖中還有一種非線性的特性，光纖的非線性特性在光的強度變化時使頻率發生變化，從而使傳播速度變化，這種特性會使光信號的脈沖產生壓縮效應。
非線性作用會部分抵消色散所帶來的脈沖展寬，當兩種效應達到平衡時，光脈沖在傳播過程中脈沖寬度不再發生變化，光脈沖就會像一個一個孤立的粒子那樣變成了理想的光脈沖，這種脈寬不再隨傳播過程變化的理想脈沖，稱為光孤子。
1.仿真任務
本課程演示了在由SMF（單模光纖）組成的500km光鏈路上以10Gb/s傳輸的平均光孤子系統。
光孤子通信系統脈沖器進行編碼調制，通過光功率放大器(如EDFA)對傳輸過程中信號能力衰耗進行補償、并在光纖中進行傳輸，光纖中的非線性效應抵消色散的脈沖展寬，使光孤子信號在長距離光纖穩定傳輸。
2.仿真步驟
圖1所示為光路圖。
圖1.光路布局
?
圖2是用于實現10 Gb/s傳輸的全局參數。
圖2.全局參數設置
圖3為脈沖參數。
圖3 脈沖參數設置
我們設定：
比特速率 B= 10 Gb/s → TB = 100 ps.
序列長度 16 bits
脈沖波長 λ= 1300 nm
TFWHM = 20 ps —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps
輸入峰值功率 21.7 mW
圖4和圖5顯示了非線性色散光纖的參數。
展開 
常用線纜傳輸距離的匯總，數據傳輸不再難
二、控制信號
常見控制信號，RS232、RS422、RS485、IR、CR-NET(CREATOR控制信號)
RS232 傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps，接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。傳輸距離15米~20米。采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m;若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內的通信。
RS-422是差模傳輸，抗干擾能力強，能傳1200米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-485最大的通信距離約為1219米，數據最高傳輸速率為10Mbps ，RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。
IR紅外(CREATOR中控紅外口)傳輸距離150米。
CR-NET(CREATOR控制信號) 傳輸距離800米。
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展開 OptiSystem應用：脈沖內拉曼散射對高階光孤子的衰變
本課程演示了受激拉曼散射對短孤子脈沖的影響。
布局及其全局參數如圖1和圖2所示。
圖1.光路布局
圖2.全局參數設置
圖3.脈沖生成器設置
非線性色散光纖組件的參數如圖4所示。該布局模擬了高階孤子脈沖的傳播。
脈沖寬度（FWHM）為450.62fs，對應的T0值為T0≈（TFWHM/1.763）=255.6fs。
圖4.非線性光纖設置
設置完成后運行程序，可以看到輸出脈沖形狀和頻譜如圖5所示。
圖5.初始脈沖
輸出脈沖形狀和頻譜如圖6所示?？梢钥闯觯芗だ⑸鋵Ω唠A孤子的影響是將其分解。
圖6.輸出脈沖
此外，通過比較輸入和輸出脈沖頻譜，可以清楚地看到孤子自頻移現象。
歸一化頻移：
展開 脈沖的自由空間傳輸
建模目的：使用VirutalLab模擬脈沖在自由空間的傳輸
使用工具箱：基本工具箱
脈沖參數：脈沖寬度為10fs，載波波長800nm，包含29個諧波場
自由空間傳輸距離：10mm
VirtualLab脈沖建模的一些概念的介紹
1) 脈沖傳輸
作為任意的電磁場，脈沖由電場矢量E（r, t）和磁場矢量H（r, t），共六個矢量分量來表示，這六個分量均為實值函數，后面我們用函數U（r, t）表示其中任意一個分量
VirtualLab可以模擬脈沖傳輸，在一個輸入平面 定義脈沖，此后脈沖傳輸通過一個系統并在輸出平面 顯示，數學表達式如下：
2) 復數場
傳輸時間用 來表示
脈沖在時間上的寬度為 ，簡稱脈寬，一般脈寬長短依賴于橫向位置并且隨著傳播改變
脈沖的載波頻率為
在光學中使用實數場表示會帶來很多計算上的不便，為方便計算人們往往使用復數場Uc表示光場分量，在VirtualLab中也是這樣。復數場Uc和實數場U之間的關系是：
3) 時間傅里葉變換
任意點處，光場的時域分布和對應的頻域分布由傅里葉變換聯系起來，如下所示：
類似的定義同樣適用于復數場
4) 包絡函數
VirtualLab在模擬中使用了包絡函數 的概念。包絡函數是以 為中心時脈沖時域分布并除去載波因子 后剩余的部分。
展開 皮帶傳輸機安全規范
皮帶傳輸機安全規范
