平均孤子狀態有稱為平均光孤子狀態，是光束在傳播過程中由非線性效應平衡衍射效應的結果，平均孤子在全光網路，光通信以及光邏輯器件方面有著非常重要的套用
基本介紹
- 中文名：平均孤子狀態
- 外文名：Mean soliton state
孤子,概述,特點,
孤子
孤子（Soliton）又稱孤立波，是一種特殊形式的超短脈衝，或者說是一種在傳播過程中形狀、幅度和速度都維持不變的脈衝狀行波。有人把孤子定義為：孤子與其他同類孤立波相遇後，能維持其幅度、形狀和速度不變。
孤子這個名詞首先是在物理的流體力學中提出來的。1834年，美國科學家約翰·斯科特·羅素觀察到這樣一個現象：在一條窄河道中，迅速拉一條船前進，在船突然停下時，在船頭形成的一個孤立的水波迅速離開船頭，以每小時14～15km的速度前進，而波的形狀不變，前進了2～3km才消失。他稱這個波為孤立波。
其後，1895年，卡維特等人對此進行了進一步研究，人們對孤子有了更清楚的認識，並先後發現了聲孤子、電孤子和光孤子等現象。從物理學的觀點來看，孤子是物質非線性效應的一種特殊產物。從數學上看，它是某些非線性偏微分方程的一類穩定的、能量有限的不彌散解。即是說，它能始終保持其波形和速度不變。孤立波在互相碰撞後，仍能保持各自的形狀和速度不變，好像粒子一樣，故人們又把孤立波稱為孤立子，簡稱孤子。
由於孤子具有這種特殊性質，因而它在等離子物理學、高能電磁學、流體力學和非線性光學中得到廣泛的套用。
1973年，孤立波的觀點開始引入到光纖傳輸中。在頻移時，由於折射率的非線性變化與群色散效應相平衡，光脈衝會形成一種基本孤子，在反常色散區穩定傳輸。由此，逐漸產生了新的電磁理論——光孤子理論，從而把通信引向非線性光纖孤子傳輸系統這一新領域。光孤子（soliton）就是這種能在光纖中傳播的長時間保持形態、幅度和速度不變的光脈衝。利用光孤子特性可以實現超長距離、超大容量的光通信。[1]1980年Bell試驗室Mollenewor等人首次在試驗室中觀察到了光孤子。
概述
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，脈衝後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。
特點
孤子的特點決定了它在通信領域的套用前景。通常將基階孤子用於通信，因為它在整個傳播過程中沒有任何變化。光孤子通信具有以下特點：
（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、再重新傳送等複雜過程。
