1 复旦大学信息学院电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
2 鹏城实验室，广东 深圳 518055
3 上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心，上海 200433
4 上海市低轨卫星通信技术协同创新中心，上海 200433
可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信能够提供丰富且无需授权的频谱资源，传输速率高，保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高、抗辐照能力强、激光束散角小，有望应用于星间大容量长距离通信链路传输。实现了集成的40路波分复用可见光激光通信系统，复用29个可见光波长，采用离散多音比特加载调制和Levin-Campello算法，达到了418.3 Gbit/s的总传输数据。针对可见光激光通信系统中的带宽受限和高频衰落的问题，该系统采用了数字预均衡技术，根据该系统的信号特点，设计了相应的佐贝尔网络，通过增强高频信号能量和减小低频信号能量实现整体通信性能的提升。实验表明，数字预均衡可显著提升可见光激光通信性能。该系统证明了可见光激光通信在星间大容量通信中的巨大潜力。
波分复用 激光通信 可见光通信 卫星通信 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706002
1 中国信息通信科技集团有限公司，武汉 430074
2 光通信技术和网络全国重点实验室，武汉 430074
3 鹏城实验室，广东 深圳 518000
微电子技术使电子器件从分立走向集成，带来成本、可靠性、功耗和体积等方面长达几十年的指数级改善，是电子信息技术能够得到广泛应用的关键。当前，电子信息技术正遭遇带宽和能耗等瓶颈制约，摩尔定律步履维艰。光子作为另一种主要的信息载子，具有高带宽、高速率、低功耗和高并行等特性，信息技术的继续进步必须更为倚重光子。但是，光子器件的成本、可靠性和规模生产性等方面严重落后于电子器件。因此，基于电子器件发展的历史经验，我们提出光电子“微电子化”，强调光电子以“集成”为发展轨道，以“光电融合”为发展方向。以集成为发展轨道，是强调光电子需借鉴微电子的经验，以适应现代信息系统对器件的要求。光电子的集成化发展有3个主要特征：一是芯片平台硅基化，二是集成规模稳步提升，三是生产模式向fabless演进。以光电融合为发展方向，是强调光电子需与微电子相互结合，通过两者的器件一体化、功能融合化来共同解决信息技术目前面临的带宽、速率和功耗等挑战，以适应数字孪生和元宇宙等应用的要求。光电融合主要有芯片和系统两个层面，涉及到单片光电集成、光电共封装（CPO）、混合光电集成、设备解汇聚和光电混合计算等。光电子“微电子化”不仅是一种技术发展指引，还将对信息光电子产业形成重要影响。文章从市场、竞争、企业和产品等角度进行了开放式思考，指出其可能引发产业重塑。信息光电子发展的“微电子化”是信息技术继续前进的客观要求。一方面，光子正由传输技术泛化为信息通信技术（ICT）全域的泛在连接技术，宏尺度上从地面进入海洋和太空，微尺度上从架间、板间进入板内、封装内和片内。另一方面，光子将由带宽提供技术泛化为ICT全域的硬件基础技术，从传输和连接进入计算、处理和路由等复杂功能域。光电子的“微电子化”将使光子不仅有潜力而且有能力充分发挥自身优势以支撑信息技术的继续进步。
信息光子 光电子 微电子化 硅光子 光电融合 information photonics optoelectronics microelectronization SiP photonics-electronics convergence
1 中国信息通信科技集团有限公司, 武汉 430074
2 光纤通信技术和网络国家重点实验室, 武汉 430074
信息化的不断深入, 要求信息技术的带宽、时延和速率等性能持续提升, 成本、能耗等持续下降。但受制于物理特性, 电子信息技术面临诸多挑战, 尤其是带宽、能耗等维度。充分利用光子的优势, 文章提出基于光电融合使信息光子技术在连接/传输、路由/交换、计算/处理等诸多信息领域发挥出支柱作用, 推动人类由电子信息时代进入光电信息时代。
光子 电子 信息光子 光电融合 光电信息时代 photon electron information photonics photonics-electronics convergence photoelectric information age
Author Affiliations
Abstract
1 National Information Optoelectronics Innovation Center, China Information Communication Technologies Group Corporation (CICT), Wuhan 430074, China
2 State Key Laboratory of Optical Communication Technologies and Networks, China Information Communication Technologies Group Corporation (CICT), Wuhan 430074, China
We have proposed and experimentally demonstrated a reconfigurable free space optical interconnect with broadcasting capability based on an eight-channel silicon integrated optical phased array. By using the silicon integrated beam steering and broadcasting device, 10 Gb/s on–off keying data is transmitted over 15 cm in free space for up to three receivers located in three different cards. The experimental results show that the optical phased array can be used with broadcasting capability provided to multi-receivers in the card to card optical interconnects, which can significantly reduce device size, system complexity, and total costs.
optical phased array optical interconnect card to card transmission Chinese Optics Letters
2021, 19(12): 120602
1 中国信息通信科技集团有限公司，武汉 430074
2 光纤通信技术和网络国家重点实验室，武汉 430074
近几十年来，在信息通信技术（ICT）快速进步的推动下，信息化对社会运行和人类生活方方面面的影响正在日益深化。文章基于数字化、网络化和智能化的发展水平，对信息化发展历程进行了回顾，并提出数字孪生阶段之后将是数字智驱和数字超越阶段。随着信息化上升为未来网络演进的最主要驱动力，文章提出了网算协同、接入协同、光电协同和智能化4个网络演进特征，并强调了光通信在其中的关键作用和挑战。
信息化 数字孪生 数字智驱 数字超越 光通信 informatization digital twin digital intelligence digital transcendence optical communication
1 中国信息通信科技集团有限公司,武汉 430074
2 光纤通信技术和网络国家重点实验室,武汉 430074
3 国家信息光电子创新中心,武汉 430074
文章认为以微纳光场调控及超表面光学技术为代表的手机裸眼3D显示应用，有可能带动移动通信网络实现跨越式的发展。针对全息三维显示产生的庞大海量数据，文章从手机裸眼3D图像的有效像素和空间深度层等几个不同的角度，定量地分析了全息三维显示业务所需要的网络数据带宽和往返时延，以及其他各网络承载能力指标的需求和未来趋势；根据国际标准化组织给出的最大峰值数据传输速率的定义，找出影响第五代（5G）乃至第六代移动通信系统（6G）网络承载能力的多种因素，定量给出了能够实现裸眼3D应用的几个具体指标，比如：聚合的载波数量、参数集的数量、大规模天线阵列的阶数和子载波间隔等，以期得到能满足未来全息三维显示业务的网络承载能力的安全边际。
全息三维显示 网络承载能力 手机裸眼3D 后5G holographic 3D display network carrying capacity mobile naked-eye 3D display post-5G 6G 6G
1 中国信息通信科技集团有限公司, 武汉 430074
2 光纤通信技术和网络国家重点实验室, 武汉 430074
3 国家信息光电子创新中心, 武汉 430074
文章根据第六代移动通信系统(6G)的总愿景和不同维度子愿景, 分类阐述了有可能实现这些美好愿景的关键技术趋势和挑战。文章从新晶体复合材料、超材料、非正交波形、高频毫米波和太赫兹生成等物理基础性技术, 到无线新型互联网基础设施和深海通信网络等网络基础性技术, 再到人工智能使能、感知互联和人体通信等新兴应用技术, 分门别类地介绍了6G时代充满机遇和挑战的某些候选关键技术。文章引用了部分国际顶级学术期刊的相关内容和研究成果, 期望观点尽可能严谨合理, 并引起业界对6G移动通信发展趋势的关注。
第六代移动通信系统 基础材料 无线新型互联网基础设施 深海通信 触觉互联网 人体通信 6G fundamental materials new wireless internet deep-sea communication tactile internet human body communication
文章对第六代移动通信系统（6G）的总愿景和发展趋势进行了初步探讨，认为基础信息理论的突破是6G发展的源点，发展方向是为人类可持续发展的个性化需求服务。文章将网络主体从“人-网-物”3个维度拓展至“人-网-物-境”4个维度，认为未来6G将会改变人类广义概念上的“环境”，归纳了6G网络至少4个新形态：无人不互联、无处不互联、无时不互联和无事不互联。6G遵循以TRUST为原则的网络性能发展趋势，即向Tbit/s级以上带宽、超高可靠性、泛在连接、亚毫秒时延和包括太赫兹频谱、可见光通信以及当前正使用频谱在内的更广域频谱等方向演进，形成网络性能更高级发展阶段。最后，文章阐述了6G网络不同维度的各子愿景的需求和面临的挑战，后续将会对关键性技术逐步开展研究和修正工作。
人工智能 人-网-物-境 网络新形态 无人不互联 无处不互联 无时不互联 无事不互联 TRUST原则 6G 6G artificial intelligence humannetworkobjectenvironment network new forms interconnection of whomever interconnection of wherever interconnection of whenever interconnection of wkam TRUST principle
中国信息通信科技集团有限公司, 武汉 430074
文章提出一种科学合理的5G端到端应用场景预测方法, 并评估未来有可能成为杀手级的若干应用。不同于业内对一些5G细分场景的简单总结, 文章以5G时代的三大互连关系、三大技术场景以及五大行业类别作为判断依据, 建立有理论支撑和可信的应用体系评估预测标准。并针对一些行业应用“痛点”, 阐述其具体含义、关键性能指标、相关场景案例及未来设想。以期找到在未来涉及面广、用户量大, 能为国家、社会和个人带来巨大贡献和影响的关键性应用。
杀手级应用 端到端应用 评估预测机制 三大互连关系 应用体系 5G 5G killer application End-to-End applications assessment and prediction mechanism three interaction relations application system
