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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