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第一章 光纤孤子的基本概念 1

1．1 光纤中的孤子 1

1．2 光纤的线性特性 2

1．2．1 光纤损耗 2

1．2．2 光纤色散 2

1．2．3 模态双折射 5

1．3 光纤的非线性特性 5

1．4 光纤中光波的包络方程 7

1．5 非线性薛定谔方程的解及其性质 10

1．6 光纤孤子传输系统技术参数 13

1．7 光纤孤子传输系统的构成 15

参考文献 16

第二章 光纤孤子传输方程的逆散射分析 18

2．1 逆散射方法的基本思路 18

2．2 Lax理论与AKNS方案 20

2．3 直接散射问题(本征值问题) 23

2．3．1 二分量系统的解与散射数据的特性 24

2．3．2 二分量系统的解与散射数据的确定 26

2．4 散射数据随Z的演化 28

2．5 逆散射变换 30

2．5．1 Marehenko逆散射方程 30

2．5．2 Zakharov-Shabat逆散射方程 33

2．6 孤子解的构造 35

2．6．1 无反射势和N孤子解 36

2．6．2 孤子解构造的具体例子 37

参考文献 42

第三章 光纤孤子传输方程的微扰理论 44

3．1 运动积分与守恒量 45

3．2 孤子系统的哈密顿结构、可积性及稳定性 47

3．2．1 孤子系统的哈密顿结构 47

3．2．2 NIS方程的可积性 50

3．2．3 孤子解的稳定性 52

3．3 绝热扰动方法 53

3．4 线性扰动方法 57

3．5 拉格朗日方法 59

3．6 扰动逆散射方法 63

参考文献 67

第四章 光孤子间的相互作用 69

4．1 双孤子相互作用的逆散射分析法 70

4．2 双孤子相互作用的准粒子分析方法 75

4．3 孤子相互作用的抑制 81

4．4 多孤子相互作用 87

4．5 波分复用系统中孤子间的相互作用 88

4．5．1 初始交叠效应 89

4．5．2 集总放大系统的孤子碰撞效应 92

4．6 偏振复用系统中的孤子相互作用 96

4．6．1 常双折射效应 97

4．6．2 随机双折射效应 99

4．6．3 偏振复用光纤孤子通信系统 100

参考文献 102

第五章 光孤子源 104

5．1 增益开关半导体激光器 105

5．1．1 张弛振荡效应 106

5．1．2 增益开关原理 107

5．2 增益开关DFB半导体激光器的谱窗技术 109

5．2．1 F-P光学干涉滤波器 110

5．2．2 变换限制脉冲的产生 111

5．3 被动锁模光纤环形孤子激光器 113

5．3．1 被动锁模光纤环形孤子激光器的结构 114

5．3．2 理论分析及参数特性 115

5．4 主动锁模光纤环形孤子激光器 119

5．5 主被动锁模光纤环形孤子激光器 122

参考文献 125

第六章 光孤子放大器 128

6．1 掺铒光纤的光谱特性 128

6．2 掺铒光纤放大器的理论模型与传输放大方程 130

6．3 掺铒光纤放大器的增益与饱和特性 132

6．4 掺铒光纤放大器的噪声系数 134

6．5 掺铒光纤放大器特性的近似分析 138

6．6 分布式掺铒光纤放大器的传输放大特性 140

参考文献 143

第七章 光纤孤子通信系统的传输方案 145

7．1 光孤子的传输状态 145

7．2 光纤孤子通信系统的传输方程 147

7．3 平均孤子传输方案 151

7．3．1 平均孤子的基本思想与加重因子 151

7．3．2 平均孤子传输系统的分析方法——李变换 152

7．3．3 平均孤子传输系统的数值分析 156

7．4 动态孤子传输方案 158

7．4．1 普通单模光纤系统中的孤子传输 158

7．4．2 低色散超高速系统中孤子传输 160

7．5 绝热孤子传输方案 161

参考文献 164

第八章 光纤孤子通信系统中通信容量的限制因素 166

8．1 放大器自发辐射噪声与Gordon-Haus限制 166

8．1．1 Gordon-Hans限制 166

8．1．2 长距离光纤孤子通信系统中的参数设计考虑 170

8．2 光源的影响 174

8．2．1 初始波形失配 175

8．2．2 频率啁啾 178

8．2．3 光源噪声 180

8．3 高阶色散与非线性色散 183

8．4 非线性损耗——Raman自频移 187

8．5 参量随机变化的影响 190

8．5．1 增益随机变化对光纤孤子通信系统的影响 190

8．5．2 光纤随机色散对孤子系统通信容量的影响 192

参考文献 195

9．1 导频滤波器与频域控制孤子系统的传输演化方程 198

第九章 光纤孤子通信系统的频域控制 198

9．2 固定中心频率导频滤波控制系统的孤子定时抖动 201

9．3 滑频滤波控制孤子传输系统的稳定性与时间抖动 204

参考文献 209

第十章 光纤孤子通信系统的时域控制 211

10．1 幅度调制器与时域控制孤子系统的传输演化方程 211

10．2 同步幅度调制控制孤子传输系统中的孤子定时抖动 214

10．3 同步幅度调制控制孤子传输系统中的孤子相互作用 218

参考文献 219

10．4 同步相位调制控制孤子传输系统中的孤子传输方程与时间抖动 222

参考文献 225

第十一章 光纤孤子通信系统的非线性增益控制 227

11．1 非线性偏振旋转控制 228

11．2 NPR控制光纤孤子系统的传输方程 230

11．3 光纤非线性环镜控制 232

11．4 NLM控制光纤孤子系统的传输方程 234

11．5 非线性增益控制光纤孤子系统的稳定性分析 236

第十二章 光纤孤子通信系统的色散补偿与相位共轭控制 240

12．1 色散补偿控制方案 240

12．2 终端正色散补偿控制 241

12．3 周期性分布式色散补偿控制 244

12．4 光纤孤子通信系统的相位共轭控制 246

12．5 周期性相位共轭控制光纤孤子通信系统的定时抖动 249

参考文献 250

第十三章 光纤孤子传输系统实验 253

13．1 长距离无控制光孤子传输系统构成与实验结果 253

13．2 在线频域控制光孤子传输系统构成与实验结果 258

13．3 在线寸域控制光孤子传输系统构成与实验结果 261

13．4 色散补偿控制光孤子传输系统 265

参考文献 269

第十四章 结束语 273

14．1 总结 273

14．2 进一步研究的问题 276