Soliton

光孤子是指經過長距離傳輸而保持形狀不變的光脈衝。一束光脈衝包含許多不同的頻率成分，頻率不同，在介質中的傳播速度也不同，因此，光脈衝在光纖中將發生色散，使得脈寬變寬。但當具有高強度的極窄單色光脈衝入射到光纖中時，將產生克爾效應，即介質的折射率隨光強度而變化，由此導致在光脈衝中產生自相位調製，使脈衝前沿產生的相位變化引起頻率降低，脈衝后沿產生的相位變化引起頻率升高，於是脈衝前沿比其後沿傳播得慢，從而使脈寬變窄。當脈衝具有適當的幅度時，以上兩種作用可以恰好抵消，則脈衝可以保持波形穩定不變地在光纖中傳輸，即形成了光孤子，也稱為基階光孤子。若脈衝幅度繼續增大時，變窄效應將超過變寬效應，則形成高階光孤子，它在光纖中傳輸的脈衝形狀將發生連續變化，首先壓縮變窄，然後分裂，在特定距離處脈衝周期性地復原。

光孤子的特點決定了它在通信領域的應用前景。通常將基階光孤子用於通信，因為它在整個傳播過程中沒有任何變化。

（1）容量大：傳輸碼率一般可達20Gb/s，最高可達100Ｇb/s以上；

（2）誤碼率低、抗干擾能力強：基階光孤子在傳輸過程中保持不變及光孤子的絕熱特性決定了光孤子傳輸的誤碼率大大低於常規光纖通信，甚至可實現誤碼率低於10－12的無差錯光纖通信；

（3）可以不用中繼站：只要對光纖損耗進行增益補償，即可將光信號無畸變地傳輸極遠距離，從而免去了光電轉換、重新整形放大、檢查誤碼、電光轉換、再重新發送等複雜過程。