光通信研究
2024, 50(2): 22007501
1 北京交通大学电子信息工程学院，北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室，北京 100044
掺铋光纤放大器有助于将光纤通信系统拓展至新的传输波段。然而，其增益和噪声性能存在相互制约的关系，提升增益往往会导致噪声性能的恶化，反之亦然。因此，提出一种结合反向传播神经网络（BPNN）和带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化方法，通过对两级掺铋光纤放大器结构进行设计，实现了增益和噪声性能的同时优化。使用经过训练的BPNN对增益和噪声系数预测的均方根误差分别为0.191和0.084，具有较高预测精度。以高增益和低噪声系数为目标，使用NSGA-Ⅱ算法进行优化，得到包含500个解的Pareto最优解集。优化后，放大器所能实现的平均增益范围为15~37 dB，相应的平均噪声系数范围为4.95~5.31 dB。利用BPNN代替求解耦合微分方程来评价个体适应度，使得优化时间较传统方法由106 s左右降低为80 s左右，大幅提升了优化效率。所提方法也为其他掺杂光纤放大器的高效率、多目标结构优化设计提供了一种新的思路。
光纤通信 掺铋光纤放大器 反向传播神经网络 多目标优化 带精英保留策略的快速非支配排序遗传算法
1 北京邮电大学电子工程学院, 北京 100876
2 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
极化码是通过严格的数学方法证明能达到信道容量极限的编码方案。为了使极化码应用于高速实时光通信系统中,采用完全展开式流水线架构,基于Xilinx xcvu13p-flga2577-1-e型号的现场可编程门阵列(FPGA)芯片,首次从硬件上实现了256码长适配多种码率的循环冗余校验码辅助的连续消除列表(CRC-SCL)译码器。该译码器在156.25 MHz的最大时钟频率下,总吞吐率达到40 Gbit/s。同时进行了基于极化码的56-Gbit/s(28-GBaud) 正交相移键控背靠背实验。实验结果表明,所实现的CRC-SCL译码器能够在误码率为10 -3处获得7.5 dB的编码增益。此外,为了权衡纠错性能和资源量消耗,分析了量化位数对译码器性能的影响。
光学学报
2021, 41(17): 1706002
韩国科学技术院 电子工程学院, 韩国 大田广域34141
Kramers-Kronig（KK）接收机能从光信号的强度信息中重建相位信息，突破了单个光探测器只能检测和处理光信号强度信息的局限，是近年来光通信系统的一个研究热点。该接收机可以补偿光纤色散带来的损伤，降低系统对载波功率比的要求，能显著地提高接收机灵敏度，大大增加了系统容限和传输距离。在接收端仅用单个光探测器，极大地降低了同时检测光信号强度和相位的成本，在成本敏感的数据中心之间的光互联网络中有着光明的应用前景。然而，该接收机也存在着一定的技术问题，这可能会阻碍其在实际系统中的应用。文章介绍了KK接收机的原理和应用，对其技术问题和解决方案进行了系统地分析。同时，文章也从实用化角度出发，介绍了该接收机方案在实际系统中遇到的挑战，总结了现有的解决方案。最后，文章对该接收机未来的研究方向进行了探讨。
光纤通信系统 数字信号处理 光电接收机 fiber-optic communication system digital signal processing optical receiver
1 南京邮电大学 信号处理与传输研究院, 南京 210003
2 南京工业大学 计算机科学与技术学院, 南京 210009
3 全球能源互联网研究院, 南京 210003
为了进一步提高测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)系统的传输距离和密钥率, 将脉冲位置调制(PPM)技术引入到MDI-QKD中, 利用弱光源中的空脉冲和高维编码技术, 提出了一种高效的测量设备无关量子密钥分发, 即PPM-MDI-QKD协议.协议中, 通信双方首先将M个连续的弱脉冲构建成一个PPM帧, 然后利用BB84极化编码和PPM编码方案实现高维编码, 最后根据合法PPM帧、成功贝尔态测量结果以及匹配基筛选出安全密钥.数值计算结果表明, 当光源平均光强小于0.13时, PPM-MDI-QKD协议的性能优于MDI-QKD协议; 与迄今为止报道的最远404 km的MDI-QKD协议相比, 在相同条件下, 本协议最远传输距离能够达到480 km, 在404 km传输距离上的密钥率可达5.4×10－4 bps.
量子通信 量子密码 量子光学 信息安全 光纤通信 Quantum communication Quantum cryptography Quantum optics Security of information Fiber optic communication
1 长春理工大学 电信工程学院， 长春 130022
2 吉林大学 通信工程学院， 长春 130012
为了提高系统的传输容量和传输性能，提出了基于高维调制的模分复用通信技术。通过搭建的基于高维调制的模分复用系统，仿真分析了4b4D和8b8D高维信号在不同光信噪比、传输距离和模式耦合系数条件下的传输性能，并与传统的谱效率相同的二维调制信号QPSK进行了对比。实验结果表明，在目标误码率下，4b4D信号和8b8D信号所需信噪比分别比QPSK信号降低了2和4dB，传输距离分别比QPSK信号增加了20和40km。可见，随着信号维度的增大，信号的抗噪声性能及抗色散性能越好。此外，实验结果表明模式耦合对误码率的影响也随着信号维度的增加而减小。
光纤通信 高维调制 模分复用 误码率 传输性能 fiber optic communication highdimensional modulation mode division multiplexing BER transmission performance
1 华中科技大学下一代互联网接入系统国家工程实验室, 武汉 430074
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074
基于MEMS(微机电系统)扭镜的光束偏转技术是实现VOA(可调光衰减器)的主流技术方案之一, 但其存在WDL(波长相关损耗)较大的问题。通过分析WDL的成因, 提出了一种优化设计方案。实验测得在波长范围1.53~1.57 μm与衰减范围0~20 dB内, WDL最大为0.21 dB, 验证了理论分析的正确性。
光纤通信 可调光衰减器 波长相关损耗 微机电系统 fiber-optic communication VOA WDL MEMS
法国国家科学研究院光子学与纳米结构实验室,电信应用光子学研究组, 巴黎 75016,法国
基于垂直微腔的光器件为自由空间与光纤中传播的光信号提供了简易的接入方式,极大地降低了器件封装的成本.垂直外腔表面发光激光器(也被称为半导体盘形激光器)结合了固态激光器和半导体激光器的优点,为开发新型紧凑的激光光源提供了新方法.对基于垂直腔的短脉冲源的研究现状进行一个简单的综述后,介绍了一些基于1.55 μm波长的亚皮秒光脉冲源的最新研究结果.这种脉冲源由InP基的垂直面发射激光器和GaAs基的半导体饱和吸收镜构成.
短脉冲源 锁模激光器 半导体 光纤通信 short pulse source mode locking laser semiconductor fiber-optic communication
兰州交通大学 电子与信息工程学院, 甘肃 兰州730070
使用Optisystem软件, 对DRZ(双二进制归零)、MDRZ (改进的双二进制归零)、CSRZ (载波抑制归零)以及RZ-DPSK (归零差分相移键控)四种调制格式在40 Gbit/s单信道系统中进行了仿真分析。通过光谱图和眼图及Q值的结果, 分析四种调制格式在长距离传输时的性能。
光纤通信 调制格式 性能分析 光谱图 眼图 fiber-optic communication modulation format performance analysis spectrum diagram eye diagram
1 下一代互联网接入系统国家工程实验室，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
随着传输容量和传输距离的增加，光纤传输中信号的NLD(非线性损伤)已经成为限制光纤通信系统性能的主要因素之一。文章系统地总结了光域和电域NLC(非线性补偿)技术的最新发展动态，对各种NLC技术的机制、特点及其实用性进行了分析比较，并重点介绍了数字相干光通信系统中基于DSP(数字信号处理)的NLC技术，探讨了其未来的发展方向。
光纤通信 非线性补偿 数字信号处理 数字相干系统 fiber-optic communication nonlinear compensation DSP digital coherent system
