复旦大学信息科学与工程学院电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
为了在保持帧结构完整性的同时，低代价地传输管理和控制信号，提出面向高速频分复用相干无源光网络（FDM-CPON）的两种传输管理和控制信号传输机制，即数字端辅助管理和控制通道（AMCC）和数据通道的相加和相乘。通过将AMCC传输的通断键控（OOK）信号映射为数据通道信号幅值的变化，完成数据通道信号幅值再调制，成功将AMCC与数据通道相结合，实现了管理和控制信号与数据通道信号的同步传输。实验结果表明，在基于16QAM传输20 km光纤的200 Gbit/s FDM-CPON系统中，当AMCC的带宽和调制因子（MI）相同时，乘性AMCC对于信号性能的影响更小，自身传输信号的质量也更高。在AMCC的MI为26.1%、带宽为24.4 MHz时，乘性AMCC对信号灵敏度的惩罚比加性AMCC小3 dB。以上研究为未来高速相干频分复用无源光网络AMCC传输与系统设计提供重要参考。
光通信 相干无源光网络 相干光通信 光纤通信 频分复用 辅助管理和控制通道
Author Affiliations
Abstract
1 Nankai University, Institute of Modern Optics, Tianjin, China
2 University of Arizona, Department of Electrical and Computer Engineering, Tucson, Arizona, United States
3 University of Southern California, Department of Electrical Engineering, Los Angeles, California, United States
4 University of Louisiana at Lafayette, Department of Electrical and Computer Engineering, Lafayette, Louisiana, United States
5 Xi’an Jiaotong University, School of Information and Communications Engineering, Xi’an, China
A designed visual geometry group (VGG)-based convolutional neural network (CNN) model with small computational cost and high accuracy is utilized to monitor pulse amplitude modulation-based intensity modulation and direct detection channel performance using eye diagram measurements. Experimental results show that the proposed technique can achieve a high accuracy in jointly monitoring modulation format, probabilistic shaping, roll-off factor, baud rate, optical signal-to-noise ratio, and chromatic dispersion. The designed VGG-based CNN model outperforms the other four traditional machine-learning methods in different scenarios. Furthermore, the multitask learning model combined with MobileNet CNN is designed to improve the flexibility of the network. Compared with the designed VGG-based CNN, the MobileNet-based MTL does not need to train all the classes, and it can simultaneously monitor single parameter or multiple parameters without sacrificing accuracy, indicating great potential in various monitoring scenarios.
pulse amplitude modulation optical performance monitoring intensity modulation optical fiber communication neural network applications Advanced Photonics Nexus
2024, 3(2): 026009
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
太赫兹技术作为6G时代的核心通信技术，可以有效解决频段资源日益稀缺的窘境，以满足流量、连接数急剧增长的需求，实现更大的传输带宽。现有机器学习算法如深度神经网络、卷积神经网络和长短期记忆网络等，均可以有效缓解6G传输系统中的强非线性效应，是实现6G太赫兹无线通信的重要手段。介绍了应用于光子毫米波和太赫兹无线传输系统的不同深度学习范式，讨论了应用光子技术办法产生超高速THz波无线信号的国内外主要进展及技术路线对比，并且对较为经典的或是目前最新的应用于太赫兹通信系统中的人工智能技术进行了介绍，同时对未来大速度、高容量的太赫兹通信技术的发展提出了展望。
太赫兹无线通信 6G 人工智能 机器学习 神经网络 光纤通信 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0306001
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
河北华美光电子有限公司，河北 张家口 075400
为了解决无光输入时光收发一体模块的接收监控有时会出现异常的问题，提出了一种精确选择跨阻放大器解耦电容和软件校准相配合使用的方法。首先，测试了监控异常时的I2C总线波形和接收电源噪声波形，验证了多种型号跨阻放大器和不同监控解耦电容值对接收监控的影响，确认了接收无光监控异常主要是由跨阻放大器监控残留噪声和监控电容解耦2个原因造成的；然后，通过实验选取合适的监控信号解耦电容，同时使用二阶方程进行软件校准。测试结果表明，该方法可以完全解决无光时的接收监控异常问题。
光纤通信 光电收发一体模块 监控校准电路噪声 optical fiber communication, optoelectronics trans
中国航天科工集团 北京遥感设备研究所，北京 100039
为实现高数据传输率、强抗干扰性和超低误码率的目标，采用光纤通信技术传输高帧频、高分辨力的数字图像数据。本设计针对Cameralink 接口红外图像数据源，设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)控制的自适应分辨率和帧频的光纤收发系统，采用了低成本SPARTAN6器件XC6SLX45、串并转换芯片组DS90UB903/904、小型化单模小封装可插拔(SFP)单纤双向收发光模块，实现了双路图像光纤收发功能。其中FPGA 接收Cameralink 接口图像数据，进行图像转换处理，再通过内部集成电路(I2 C)总线控制串并转芯片组实现自适应图像串行化和解串功能，并驱动光模块实现光电转换。本设计实现了分辨率640×512、帧频100 Hz 红外图像数据的发送和接收功能，并通过了各项环境试验，已应用于实际型号项目中。
光纤通信 Cameralink 接口 串并转换芯片组 optical fiber communication Cameralink serial-to-parallel conversion module 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 782
随着通信技术的飞速发展, 光通信系统也对传输距离、信道容量以及传输速率有着更高的要求, 而想要解决这些问题, 则需要研究性能更加优良的FEC码型方案。级联码是诸多码型中纠正突发和随机错误性能较好, 且可以保持较低冗余度的一种, 因此成为主要研究对象。在国际电联G.975.1标准的级联码基础上提出了两种新型RS-BCH编码, 在理论上对其进行了对比分析, 并进行相应的建模仿真, 其中一种是RS(255,239)码与BCH(31,16)码相结合的级联码, 而另一种是RS(255,239)码与BCH(511,448)码相结合的级联码, 这两种级联码与单一RS(255,239)编码以及原码的纠错性能相比有较大提升, 且后者冗余度适中, 易于实现, 更加适合于高速传输的光通信系统。
光纤通信 信道编码 RS编码 BCH编码 级联码 optical fiber communication channel coding RS code BCH code concatenated code
1 广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院，广东 广州 510006
2 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
3 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆先进制造与应用技术全国重点实验室，湖北 武汉 430073
4 广东工业大学通感融合光子技术教育部重点实验室，广东 广州 510006
近年来，L波段扩展掺铒光纤放大器（EDFA）由于能覆盖更宽的波长范围而备受关注，但其增益水平普遍较低。本文采用1480 nm激光泵浦Er/Yb/P共掺光纤，结合双程放大和预放大技术，研制了高增益的L波段扩展EDFA。实验装置在1556~1621 nm 的65 nm范围内获得高于20 dB的增益，最大增益达48.8 dB（1566 nm），30 dB增益带宽达58 nm（1558~1616 nm），噪声系数在1580~1610 nm范围内低于5.8 dB。该研究工作有效提高了L波段扩展EDFA的增益水平，并将噪声系数控制在较低的范围，可有效提升常规光纤通信系统的传输带宽和容量。
激光器 L波段掺铒光纤放大器 光纤放大器 光纤通信 光学学报
2023, 43(22): 2206006
随着高速光通信信号速率的不断提高，电采样示波器所需的带宽也增加了。现有宽带高性能电采样示波器逐渐达到电子瓶颈决定的带宽极限。为了克服电子瓶颈，研制了基于光域采样技术的光采样示波器样机，其中软件同步算法的复杂度决定了样机测试的实时性。在基于啁啾z变换（CZT）的软件同步算法基础上，提出了基于选带傅里叶变换（ZoomFFT）的软件同步算法，进一步降低软件同步复杂度。与基于CZT的软件同步算法相比，基于ZoomFFT的软件同步算法所需实数乘法个数下降了68.8%。利用研制的光采样示波器样机，分别对不同速率的四电平脉冲幅度调制（PAM4）光信号、正交相移键控（QPSK）光信号进行了测量，并以宽带电采样示波器的测量结果进行对比，验证了光采样示波器能自适应地对不同速率的强度调制信号、相位调制信号进行测量。此外，为了表征光采样示波器本底噪声的影响，通过降低被测光通信信号功率，对Q因子进行了测量，结果表明，Q因子下降3 dB对应的灵敏度约为10 dB。
光纤通信 采样 眼图 Q因子 光学学报
2023, 43(15): 1506003
1 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
2 苏州联讯仪器股份有限公司设备部，江苏 苏州 215000
为了测试高速通信光模块在极端环境下的工作性能，并提升其出厂测试效率，设计了高速通信光模块热控系统。使用该系统不仅可以实现单独测试QSFP-DD封装模式的光模块，还可以实现双通道并行测试QSFP-28封装模式的光模块，成功使光模块测试效率提升一倍。首先，根据半导体制冷器的特性设计了待测试件热电制冷器组件，Flotherm的仿真结果表明热电制冷器组件可用。接着，根据半导体制冷器的原理及特性，设计了热排散系统。最后，将热控系统与水冷机的控温效率和效果做对比。实验结果表明：热控系统可以在110 s内实现光模块壳温在0~65 ℃之间的快速调控。热控系统基本满足对常用封装方式的高速通信光模块的控温需求，且相对于水冷机而言，具有小型化、低噪音、零震动的优势，更利于光模块集成化测试。
光纤通信 热控系统 热仿真 光模块 optical fiber communication thermal control system thermal simulation optical module 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220705
