1 华中科技大学光学与电子信息学院，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学网络空间安全学院，湖北 武汉 430074
3 北京遥测技术研究所，北京 100094
4 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430074
针对低轨卫星激光通信实时化、低功耗的应用场景，为了解决独立时钟源及传输信道复杂等问题，对时钟恢复算法和前向纠错码进行了改进与优化，实现了资源占用低、时延低且功耗为0.129 W和1.199 W的实时化全数字时钟恢复算法和低密度奇偶校验（LDPC）编译码。搭建了桌面演示系统，成功演示了二进制相移键控（BPSK）调制/相干探测、通信速率为1.024 Gbit/s的实时空间光传输，其中时钟误差约为1.50×10-4。
低轨卫星 相干光通信 实时 低功耗 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106003
1 华中科技大学 光电信息学院，武汉 430074
2 湖北光谷实验室，武汉 430074
为了简化实时相干自由空间光（FSO）/无线传输系统结构并降低成本，文章基于带通Delta-Sigma调制（DSM）技术，实现了一个低成本的FSO系统。带宽为400 MHz、速率为1.6 Gbit/s的256进制正交振幅调制（256-QAM）信号经DSM后，生成10 Gbit/s偏振复用-正交相移键控（PDM-QPSK）信号，在50 m的FSO链路中实现实时传输，且该系统的灵敏度达到-46.2 dBm。从而证明，相干检测和带通DSM的结合将是未来光无线场景的一种有前途的技术。
Delta-sigma调制 相干检测 实时 自由空间光传输 DSM coherent detection real-time FSO transmission 强激光与粒子束
2022, 34(11): 111005
华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
针对自由空间光(FSO)通信的实时化应用问题，本文采用自研的收发一体实时数字相干通信模块，基于自由空间光信道，通过实验验证了8×10 Gb/s、偏振复用正交相移键控(PDM-QPSK)信号的实时相干通信系统。在7%前向纠错码(FEC)条件下，通过使用掺铒光纤放大器(EDFA)调整接收端功率，该实时数字相干通信系统的单通道背靠背接收灵敏度达到了－50 dBm左右；8路信道的光载波频率间隔为12.5 GHz，且在不引入其他损耗的情况下，通过1 m左右的空间光链路实现了全信道的无误码传输。
光通信 实时算法 自由空间光通信 数字相干通信 波分复用 中国激光
2022, 49(12): 1206004
华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
针对目前移动前传中使用的通用公共无线电接口(CPRI)技术频谱效率不高的问题,文章提出使用Delta-Sigma调制(DSM)技术作为一种新的前传接口。另外,针对高阶稳定Delta-Sigma调制器参数搜寻中计算复杂度过高问题,使用遗传算法对所使用的四阶Delta-Sigma调制器的结构参数进行了搜索优化,并将该优化结构参数下的仿真结果与原结构参数下的仿真结果进行了比较。在1 bit量化的情况下,使用优化参数的Delta-Sigma调制器增大系统传输容量的同时,平均误差向量幅度(EVM)从0.031下降到0.028; 在2 bit量化的情况下,平均EVM从0.013下降到0.011。
遗传算法 Delta-Sigma调制器 移动前传 genetic algorithm Delta-Sigma modulator mobile fronthaul
1 光纤光缆制备技术国家重点实验室, 武汉 430073
2 华中科技大学 a.光电信息学院
3 华中科技大学 b.电子信息与通信学院, 武汉 430074
针对空间激光通信接收功率低的问题, 文章设计并实现了具有高接收灵敏度的实时化空间激光脉冲位置调制(PPM)通信系统, 该系统的传输速率为800 Mslot/s。实验结果表明, 当使用了掺铒光纤放大器(EDFA)和光学滤波器后, 在接收光功率为-58.3 dBm的情况下, 该系统的纠前误码率(BER)为1.4E-4, 系统具有超高的灵敏度。
脉冲位置调制 高灵敏度 实时 空间激光通信 PPM high sensitivity real-time space laser communication
1 上海无线电设备研究所 激光探测技术研发中心，上海 201109
2 华中科技大学 光学与电子信息学院，武汉 430074
为了解决空间超高速率信息传输问题，保障我国天基宽带信息传输网的实现，分析了未来在空间进行超高速率激光通信采用数字相干体制的必要性，总结了现阶段实现这一目标存在的4个问题：单模光纤耦合、低噪声掺铒光纤放大器(EDFA)的放大、数字编解码算法和硬件架构问题。针对这4个问题逐一提出了解决方法，即快反镜(FSM)跟踪与自适应光纤章动、分段噪声抑制、浮点数并行处理算法和集成化。分析了空间激光通信技术水平的发展趋势，最后给出了对未来技术方向发展的预测。
激光通信 数字相干 单模光纤耦合 掺铒光纤放大器 编解码算法 laser communication digital coherent single-mode fiber coupling erbium doped fiber amplifier encoding and decoding algorithm
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 State Key Laboratory of Optical Communication Technologies and Networks, Wuhan Research Institute of Posts Telecommunications, Wuhan 430074, China
Multipath interference induced power fading occurs when the transmission path lengths from the light emitting diodes to a single receiver are different in a visible light communication system. To solve this problem, we apply a QR-decomposition-based channel equalizer (QR-CE) to achieve successive interference cancellation for a discrete Fourier transform spreading (DFT-S) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal. We experimentally demonstrate a 200 Mb/s DFT-S OFDM over a 2 m free-space transmission. The experimental results show that a DFT-S OFDM with QR-CE attains much better bit error rate performance than a DFT-S OFDM with conventional CEs. The impacts of several parameters on a QR-CE are also investigated.
060.2605 Free-space optical communication 200.2605 Free-space optical communication 230.3670 Light-emitting diodes Chinese Optics Letters
2017, 15(5): 050604
1 武汉大学 电子信息学院，武汉 430072
2 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室，武汉 430074
3 武汉大学 空间信息智能感知国测局工程技术研究中心，武汉 430072
4 武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉 430079
超表面材料在与光场相互作用时表现出独特的光学特性和许多有趣的物理现象，基于此材料制作的光电子功能器件对光场的调控能力有望被提升至新高。文章以光纤通信系统中的光功率分配应用为实例，提出了一种基于硅基超表面材料的新型光功率分配方案。首先，通过优化设计硅基超表面的单元结构，使其在1 458~1 593 nm波长范围内的相位偏振转化效率超过90%，而无偏振转化的效率则控制在1.2%以下; 其次，研究了相邻硅纳米砖之间的光场耦合效应，将其对相位精度的影响降至最低; 最后，利用优化设计的硅纳米砖结构，实现了4种不同的光功率分配方式，并通过仿真加以验证。设计和仿真结果表明，基于硅基超表面材料的光功率分配技术具有结构紧凑、效率高、偏振不敏感、宽带响应、设计灵活、制造上与半导体制造工艺兼容等突出优点，有望成为未来超密、任意、智能功率分配的首选技术途径。
超表面 光功率分配器 Gerchberg-Saxton算法 纳米结构 metasurfaces optical power splitter Gerchberg-Saxton algorithm nanostructures
