提出并演示了一个光子辅助的集成雷达和通信系统，该系统利用光子辅助拍频在W波段产生毫米波信号。通过将正交相移键控（QPSK）信号编码到线性调频连续波（LFMCW）雷达信号上，实现了传感和通信波形的集成。一体化波形可以通过去啁啾分离通信信号与雷达感知信号，并通过脉冲压缩实现高分辨率感知。实验结果表明，在91 GHz频段内可实现单目标和双目标检测，感知精度约为2.0 cm。此外，成功实现了W波段下2 m、10 m和50 m传输距离的20 Gbit/s高质量无线通信。该系统还适用于各种成分的一体化波形，为高速通信和高分辨率雷达感知融合提供了有效参考。
光通信 通信与雷达感知一体化系统 毫米波通信 脉冲压缩 一体化波形
提出了一种基于神经网络的多输入多输出（MIMO）均衡器，并在大容量模分-波分复用通信系统中进行了实验验证。该系统基于6模掺铒光纤放大器实现了16通道波分复用双极化48 Gbaud 16阶正交振幅调制（16QAM），在LP01、LP02、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b六种模式上传输了100 km少模光纤（FMF）。为降低非线性的影响，在接收端数字信号处理中，采用基于多标签技术的MIMO神经网络均衡器，能够显著提升系统性能。实验结果表明，经100 km的FMF传输，MIMO神经网络均衡器的强大性能使得系统的比特误码率能满足15% 软判决前项纠错阈值要求。
光纤光学 光纤通信 模分复用 波分复用 神经网络均衡
具有高载波频率与可用大带宽的太赫兹频带（频率范围0.1~10 THz）已成为满足未来6G移动通信网络所需的100 Gbit/s甚至1 Tbit/s超高数据速率的候选频段。与完全使用电子器件生成太赫兹信号的全电方式相比，光子辅助技术可以突破电子器件带宽限制的瓶颈，生成高频率、大带宽、频率灵活可调，并易与大容量光纤链路集成的太赫兹信号。基于光子学辅助技术与各种先进器件及数字信号处理算法，在宽带太赫兹通信和感知的多个领域取得了重大成果：在大容量太赫兹传输领域，综合应用多维复用技术，实现了最大容量6.4 Tbit/s的光子太赫兹信号传输；在远距离太赫兹传输领域，设计了高增益太赫兹天线模块，实现了长达400 m的335 GHz太赫兹无线传输距离；在实时太赫兹通信领域，基于商用数字相干光学模块实现了创纪录的100、2×100 GbE太赫兹实时通信系统；在太赫兹通信与感知一体化领域，分别基于时分复用与频分复用方案生成了通信与感知一体化信号，同时实现了太赫兹频段的大容量通信与高精度感知功能；在太赫兹有线传输领域，基于镀银金属空芯光纤，实现了300 GHz频段太赫兹信号的1 m有线传输，系统净容量超过140 Gbit/s。本文分别对以上系统的实验装置进行了详细的介绍，并对实验结果进行了讨论。
光子辅助技术 大容量太赫兹传输 长距离太赫兹传输 太赫兹实时通信 太赫兹通信感知一体化 金属空芯光纤 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Changfei Optical Fiber and Cable Joint Stock Limited Company, Wuhan 430073, China
3 Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210000, China
We experimentally transmit eight wavelength-division-multiplexing (WDM) channels, 16 quadratic-amplitude-modulation (QAM) signals at 32-GBaud, over 1000 km few mode fiber (FMF). In this experiment, we use WDM, mode division multiplexing, and polarization multiplexing for signal transmission. Through the multiple-input–multiple-output (MIMO) equalization algorithms, we achieve the total line transmission rate of 4.096 Tbit/s. The results prove that the bit error rates (BERs) for the 16QAM signals after 1000 km FMF transmission are below the soft-decision forward-error-correction (SD-FEC) threshold of , and the net rate reaches 3.413 Tbit/s. Our proposed system provides a reference for the future development of high-capacity communication.
optical fiber communication mode division multiplexing few-mode fiber multiple-input–multiple-output high-capacity transmission long-distance transmission Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 010602
复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
基于少模光纤的空分复用（SDM）技术是一种能将现有单模光纤通信系统的容量提高数十倍的关键技术，作为一种克服传统单模光纤通信系统容量瓶颈的有效手段，值得深入研究。本综述介绍了基于强耦合的少模光纤模分复用中的复用/解复用器、光纤放大器、少模光纤、光传输系统集成器件的关键技术及研究进展，介绍了部分较为经典的或是最新的强耦合少模光纤复用光传输系统的实验，并探讨了模分复用光传输系统的未来研究方向。
空分复用 强耦合 少模光纤 模分复用器 少模光纤放大器 集成器件 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2300008
1 复旦大学通信与信息工程学院通信科学与工程系，上海 200433
2 长飞光纤光缆股份有限公司，湖北 武汉 430073
为了解决急剧提升的通信系统容量需求与长距离传输等问题，通过实验验证了超大容量的少模光纤传输。在超大容量需求的背景下，同时使用波分复用、模分复用、偏振复用三种复用技术进行信号传输，凭借自研的低损耗六模渐变型光纤（各模式衰减约为0.2 dB/km），实现了覆盖C波段共80个通道，每个通道双模双偏振信号的1000 km传输。考虑到超长距离传输带来的色散和双模双偏振带来的串扰，在进行接收端离线数字信号处理（DSP）时首先使用频域色散补偿算法进行色散补偿，并在下采样和时钟恢复后联合利用多输入多输出-频域最小均方算法（MIMO-FDLMS）和多输入多输出-时域最小均方算法（MIMO-TDLMS）进行信道均衡和色散补偿。在28%冗余的低密度奇偶校验（LDPC）信道编码软判决前向纠错（SD-FEC）阈值5.2×10-2条件下，实现了总的线传输速率40.96 Tbit/s，净速率高达32 Tbit/s。
光通信 波分复用 模分复用 偏振复用 长距离传输 超大容量传输 中国激光
2023, 50(23): 2306001
复旦大学信息科学与工程学院通信科学与工程系，上海 200433
为了解决传输高阶正交幅度调制（QAM）信号时的非线性损伤问题，提出了一种基于Delta-Sigma调制（DSM）的高阶QAM传输系统。通过采用1-bit量化的DSM，成功将携带有高阶QAM的离散多音调制（DMT）信号量化编码为开关键控（OOK）信号，实现了高阶QAM信号在O波段强度调制/直接检测（IM/DD）系统中的传输。由于DSM拥有较高的量化信噪比，系统最高支持满足软判决2.4×10-2阈值的4096QAM信号的传输。特别地，通过采用预均衡技术，成功实现了50/100 Gbaud DSM信号分别在O波段的50/15 km的传输。实验演示了高速DSM信号在O波段的传输系统，为高阶QAM信号在IM/DD链路的传输提供了解决方案，同时也为未来基于DSM技术的高速移动前传方案设计提供了参考。
光通信 Delta-Sigma调制 移动前传 强度调制/直接检测 光学学报
2023, 43(20): 2006004
1 复旦大学信息科学与工程学院通信科学与工程系，上海 200433
2 长飞光纤光缆股份有限公司，湖北 武汉 430073
3 南京信息工程大学物理与光电工程学院，江苏 南京 210044
为了解决通信容量不足以及非线性损伤问题，基于正交相位（IQ）调制外差相干探测，利用极化复用技术、模分复用技术以及先进的数字处理算法，搭建了单通道模分复用少模光纤传输系统，并成功实现了波特率为32 Gbaud的16正交振幅调制（QAM）信号在两个兼并模LP11a和LP11b模式下的1000 km传输。使用时域和频域多输入多输出最小均方（MIMO-LMS）算法进行均衡处理后，误码率（BER）低于软判决前向纠错（SD-FEC）的阈值（5.2×10-2）。
光通信 光纤通信 模分复用 少模光纤 极化复用 长距离传输 中国激光
2023, 50(19): 1906006
1 空军航空维修技术学院，湖南 长沙 410124
2 复旦大学信息科学与工程学院，上海 200433
本文首先从理论上分析了在共极化双泵浦方案中，波长转换不会改变概率整形（PS）信号的概率分布，并且正交频分复用（OFDM）信号子载波的顺序可以保持不变的原因。然后，通过实验验证了全光波长转换后，PS-64QAM-OFDM信号通过高非线性光纤在零差相干检测系统中的传输。最后，通过实验证明，当波特率为20 Gbaud、误码率为1×10-2时，普通64QAM信号的光信噪比（OSNR）损耗为1 dB，PS-64QAM信号的OSNR损耗改善了0.5 dB。
光纤光学与光通信 概率整形 正交频分复用 波长变换 非线性光纤 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1906001
复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
采用少模光纤强耦合模分复用技术是大容量光纤通信系统的一种主要方案，而数字信号处理能在数字域补偿信道中带来的损伤，为信号恢复提供了灵活性并进一步提升传输容量。介绍了少模光纤强耦合通信系统中相比单模光纤系统所受到的额外损伤，并介绍了补偿损伤所使用的多输入多输出（MIMO）均衡算法、空时编码（STC）算法、干扰消除算法和最大似然估计算法的工作原理和主要研究进展，同时阐述了当前这些算法在复杂度、传输时延、光传输速率等方面仍存在局限性。结果表明，MIMO均衡算法结合STC有明显优势，在未来大容量长距离少模光纤强耦合通信系统中具有重要的应用意义。
光通信 模分复用 强耦合 少模光纤 多输入多输出均衡器 空时编码 干扰消除 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700001
