检索结果-内蒙古大学图书馆

光通信研究 2024年

作者：李婕罗鸣中国信息通信科技集团有限公司光通信技术和网络全国重点实验室

【目的】随着互联网应用和宽带业务的爆炸式发展，接入网的带宽需求急剧增加。无源光网络(PON)近年来发展迅速，其作为目前宽带接入网中最具应用前景的主流商用技术，需要有更高的数据速率、更广的覆盖范围和更多的终端用户。文章通过对... 详细信息

【目的】随着互联网应用和宽带业务的爆炸式发展，接入网的带宽需求急剧增加。无源光网络(PON)近年来发展迅速，其作为目前宽带接入网中最具应用前景的主流商用技术，需要有更高的数据速率、更广的覆盖范围和更多的终端用户。文章通过对超100 Gbit/s高速PON的技术路线、关键技术及实现方案进行分析，为未来PON系统的实现提供技术支持和指导。【方法】文章首先阐述了未来PON在容量和成本方面的需求，其次介绍了超100 Gbit/s高速PON的技术路线，包括传统的直调直检(IMDD)路线和将长距离中的相干技术下沉到PON网络两个路线方向。并分别阐述了两个方向所需的关键技术，包括数字信号处理、简化相干、突发模式接收、超密集波分复用和数字子载波复用(DSCM)等技术。最后，根据目前国内外对高速PON的最新研究，将高速IMDD PON和高速相干PON的先进系统方案进行了阐述介绍，论证了超100 Gbit/s PON采用各种最新技术的实际实验效果。【结果】通过应用超100 Gbit/s PON的关键技术，多种超100 Gbit/s PON系统被实现，它们既满足了大容量需求，也兼顾了多用户需求，这些实验的结果也证明了相干技术应用于PON网络是未来的有力发展方向。【结论】通过实验证明，相干技术应用于超100 Gbit/s PON网络能够有效提升网络容量、功率预算及频谱资源利用率，同时也为PON的持续演进提供了空间，是未来PON网络发展的重要手段。

关键词：无源光网络直调直检相干技术超密集波分复用数字子载波复用

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数据中心“三超”光互联技术发展及应用

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光通信研究 2024年

作者：龚宇涵杨超周庭伊中国信息通信科技集团有限公司光通信技术和网络全国重点实验室

随着大数据时代的到来，全球网络流量爆炸式增长，数据容量的增长从传统远距离传输逐步向中短距离传输转变，面向远距离传输的“三超”方案也应该逐步转变为适用于数据中心光互联的技术方案。本文基于数据中心光互联需求，对现有数据中... 详细信息

随着大数据时代的到来，全球网络流量爆炸式增长，数据容量的增长从传统远距离传输逐步向中短距离传输转变，面向远距离传输的“三超”方案也应该逐步转变为适用于数据中心光互联的技术方案。本文基于数据中心光互联需求，对现有数据中心“超大容量，超低延迟，超低功耗”技术方案及研究成果进行分析和总结，明确其目前面临的挑战和技术瓶颈，也根据技术方案案例阐述其未来发展方向，证明了“超大容量，超低延迟，超低功耗”对于数据中心光互联的重要性，为未来“三超”光互联的实现提供技术支持和指导。

关键词：数据中心光互联大容量低延迟低功耗

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具有热不敏感低驱动电压特性的112 Gbit/s耦合调制型硅光微环调制器(特邀)

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光学学报 2024年第15期44卷 359-365页

作者：刘阳王乾圣周昊鹏刘佳张红广陈代高王磊肖希国家信息光电子创新中心湖北武汉430074 武汉邮电科学研究院有限公司光通信技术和网络全国重点实验室湖北武汉430074 鹏城实验室电路与系统部广东深圳518055

高速率、热不敏感、低驱动电压的硅光子调制器是宽带数据传输、低功耗、高集成密度和稳定运行的光互连系统中必不可缺的核心器件。本文提出并实验验证一种基于耦合调制机理的跑道型硅基微环电光调制器,在峰-峰驱动电压小于1.2 V的条件下... 详细信息

高速率、热不敏感、低驱动电压的硅光子调制器是宽带数据传输、低功耗、高集成密度和稳定运行的光互连系统中必不可缺的核心器件。本文提出并实验验证一种基于耦合调制机理的跑道型硅基微环电光调制器,在峰-峰驱动电压小于1.2 V的条件下,实现112 Gbit/s四级脉冲幅度调制(PAM4)光信号传输。此外,使用氮化硅波导作为谐振腔的主要构成部分,调制器的温度敏感性小于2.5 pm/K,展现出良好的热稳定性,验证了在20℃到45℃温度范围内的112 Gbit/s PAM4信号传输。

关键词：光学器件跑道型微环谐振器马赫-曾德尔结构硅光调制器

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集成电路发展与光电融合探讨

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光通信研究 2025年第2期2期(17)卷 1-8页

作者：张新全肖希光通信技术和网络全国重点实验室武汉430074 中国信息通信科技集团有限公司武汉430074

经过60余年指数级高速发展,集成电路最先进制程工艺节点已来到1 nm。近10年来集成电路的发展在转向,从平面等比例微缩转为三维等效微缩,从性能驱动转为功耗驱动,从单元集成转为系统集成,业界普遍认为已进入到“后摩尔时代”。当前,集成... 详细信息

经过60余年指数级高速发展,集成电路最先进制程工艺节点已来到1 nm。近10年来集成电路的发展在转向,从平面等比例微缩转为三维等效微缩,从性能驱动转为功耗驱动,从单元集成转为系统集成,业界普遍认为已进入到“后摩尔时代”。当前,集成电路面临着3大技术难题,尺寸缩减举步维艰,不仅制程升级放缓,而且代价超百亿美金,格罗方德等部分晶圆厂已放弃进军更先进制程,仅台积电(TSMC)、三星、Intel和Imec等极少数晶圆厂在继续向前推进“深度摩尔”。文章从集成度和能耗两个维度分析了可供深度摩尔继续利用的理论空间,并简要介绍了国际器件与系统路线图(IRDS)关于未来15年的技术演进路线图。“超越CMOS”致力于通过原理、材料和结构等创新找到显著优于传统互补金属氧化物半导体(CMOS)的可能器件和方法,这方面的探索尚属于学术前沿研究阶段。产业界对于系统级封装(SiP)、异质集成和芯粒(Chiplet)等“扩展摩尔(MtM)”技术更为关注。由于信息硬件技术当前遇到的困难和限制是源自电子的物理特性,光子作为与其物理秉性相异的信息载子被寄予厚望,正从传统的传输技术泛化为信息通信技术(ICT)的全尺度连接手段,并逐步进入计算、处理和路由等复杂功能域,光电融合逐渐成为信息技术的重要发展方向。光电融合主要体现于两个维度,一是功能维度协同化,二是硬件维度一体化。文章对这两个维度的进展进行了介绍,并指出以硅为基础的多材料异质集成和混合集成是当前芯片层面光电融合的着眼点,使得光电子发展呈现出“微电子化”的显著特征。光电融合刚起步,在其探索过程中,文章作者认为:一是要重视系统架构层面的适应性改变,不能仅停留于芯片层面;二是融合尚需新材料、新型器件、新工艺、新设备和新系统等多方面创新;三是不能把光电融合狭隘地局限于当前业界着力的MtM方向,还应看到其在Beyond CMOS方向的诸多可能性。

关键词：集成电路后摩尔扩展摩尔光电融合

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卫星互联网星间激光通信的分析及建议

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电信科学 2024年第2期40卷 1-10页

作者：陈山枝范志文金家德曹云中国信息通信科技集团有限公司无线移动通信全国重点实验室烽火通信科技股份有限公司光通信技术和网络全国重点实验室

卫星通信和地面移动通信具有较强的互补性，卫星互联网是当前产业发展的热点，也是未来6G网络的重要组成部分。全球覆盖需要星间组网，但星间通信带宽需求与自由空间信道带来的不稳定性对空间承载网提出了新的挑战。对星间通信及其传输... 详细信息

卫星通信和地面移动通信具有较强的互补性，卫星互联网是当前产业发展的热点，也是未来6G网络的重要组成部分。全球覆盖需要星间组网，但星间通信带宽需求与自由空间信道带来的不稳定性对空间承载网提出了新的挑战。对星间通信及其传输链路进行对比分析，提出了基于星间激光的光传送网络（OTN）承载方案，以充分发挥地面光通信的成熟产业链优势和规模经济优势，构建经济性、兼容性、扩展性强的星地一体化网络。最后展望了星间激光通信的技术演进方向，并提出了我国产业发展建议。

关键词：卫星互联网星间激光通信 OTN 星地一体化网络 6G

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30 Tbit/s DP-16QAM传输系统中基于机器学习的非线性均衡方法

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光通信研究 2024年第4期4期(18)卷 7-12页

作者：范润哲杨超罗鸣武汉邮电科学研究院武汉430074 中国信息通信科技集团有限公司光通信技术和网络全国重点实验室武汉430074

【目的】采用机器学习的方法对30 Tbit/s(60×500 Gbit/s)奈奎斯特双偏振—16进制正交幅度调制(DP-16QAM)在G.654E光纤中传输6300 km传输系统的传输结果进行非线性均衡,降低传输误码率(BER)。【方法】借鉴卷积神经网络的“感受野”... 详细信息

【目的】采用机器学习的方法对30 Tbit/s(60×500 Gbit/s)奈奎斯特双偏振—16进制正交幅度调制(DP-16QAM)在G.654E光纤中传输6300 km传输系统的传输结果进行非线性均衡,降低传输误码率(BER)。【方法】借鉴卷积神经网络的“感受野”机制,设计“卷积核”大小,根据划分采样数据构造数据集。选取并调试合适的参数构造人工神经网络。采集在C波段的不同波长、不同光信噪比和不同入纤功率发送和接收一一对应的数据,参照经典全连接神经网络结构,根据数据集数据结构来构建神经网络,并对实部和虚部分别进行网络拟合,训练完成后将测试数据集送入网络,在这3个方面分别进行计算并与传统方法进行比对。【结果】文章采用两种神经网络拟合了C波段频率在191.5625~195.9875 THz 60个不同波长传输条件下的传输BER,在与最大似然序列估计(MLSE)算法的对比中,网络1和网络2 BER分别平均降低了23%和41%。在数据中选择了频率为193.8125 THz的光进行入纤功率范围为14~19 dBm的计算,网络1和网络2 BER分别平均降低了32%和52%。在不同光信噪比下,网络1和网络2 BER分别平均降低了30%和57%。【结论】引入的两种神经网络在相干传输系统的非线性均衡中都有不俗的表现。同时,网络层数和节点数会共同影响拟合结果,一般说来,增加层数和节点数可以获取更好的拟合效果,但与之对应的便是模型参数的增多、占用空间的增大和训练时间的增长,所以在应用中应考虑实际情况,在拟合效果和模型属性中进行取舍。

关键词：非线性均衡机器学习神经网络大容量传输人工智能高速光通信

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基于机器学习的光网络监测与优化方法

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光通信研究 2024年第3期 1-10页

作者：李鸿刘武罗鸣中国信息通信科技集团有限公司武汉邮电科学研究院有限公司武汉430074 中国信息通信科技集团有限公司光通信技术和网络全国重点实验室武汉430074

近年来,许多新型调制和复用技术以及动态网络概念被提出,以适应不断提高的网络带宽和质量需求。网络控制平台向系统化、智能化趋势发展,要求网络管理者不断监测网络各项参数,时刻优化网络状态。然而,大范围部署额外的监测设备获取参数... 详细信息

近年来,许多新型调制和复用技术以及动态网络概念被提出,以适应不断提高的网络带宽和质量需求。网络控制平台向系统化、智能化趋势发展,要求网络管理者不断监测网络各项参数,时刻优化网络状态。然而,大范围部署额外的监测设备获取参数信息从成本控制的角度缺乏可行性,利用已知数据与特殊算法进行网络性能监测和优化是更优的选择。机器学习方法因为其足够准确和高效逐渐被学术界采纳用于完成上述任务。文章梳理了在光网络监测与优化任务中使用机器学习算法的不同应用场景,综述了该领域的研究成果,并提出了现存的基于机器学习的光网络监测与优化方法存在的问题及可能的进一步研究的方向。基于机器学习的光学性能监测包括光学损伤辨别、信道质量评估以及通道功率预测,基于机器学习的网络配置优化方法包括强化学习优化通道功率。进一步研究方向可以考虑加强与运营商的合作,使用真实的现场数据,不断获取数据动态训练模型,并使用迁移学习和数据增强等技术,以保证算法的鲁棒性与泛化能力。

关键词：机器学习光学性能监测光网络优化神经网络强化学习

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基于ROPA技术的超长跨距φOTDR传感系统

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光通信研究 2024年第2期2期(17)卷 1-5页

作者：章诗宇吴江李明聂明超徐健武汉光迅科技股份有限公司武汉430205 光通信技术和网络全国重点实验室武汉430074 武汉邮电科学研究院有限公司武汉430074 中国移动通信有限公司北京100033

【目的】针对分布式光纤传感系统单跨传感距离受限问题,文章提出了基于远程泵浦光放大器(ROPA)遥泵技术的相位敏感光时域反射仪(φOTDR)分布式光纤传感系统。【方法】采用偏振分集接收技术,获取彼此正交的偏振信号以解决偏振失配问题,... 详细信息

【目的】针对分布式光纤传感系统单跨传感距离受限问题,文章提出了基于远程泵浦光放大器(ROPA)遥泵技术的相位敏感光时域反射仪(φOTDR)分布式光纤传感系统。【方法】采用偏振分集接收技术,获取彼此正交的偏振信号以解决偏振失配问题,分频带处理后抑制相干衰落与偏振衰落。应用高阶拉曼泵浦技术与级联遥泵放大技术,3个远程增益单元选取合适的增益介质长度,引入传输链路中适当位置,耦合远程泵浦单元发送的泵浦光与信号光使铒离子得到激励,实现信号光的无中继放大,解决了现有φOTDR单跨距传感距离不足的问题。【结果】实验结果表明,采用同相正交(IQ)解调算法,压电换能器(PZT)加扰的100 Hz扰动信号可实现线性还原。【结论】结果表明,文章所提系统可实现176.6 km超长单跨距振动信号传感,打破了现有φOTDR单跨距传感距离记录。前176 km振动曲线平稳且振幅低于0.4 rad,三维(3D)瀑布图中无扰动位置相对平稳,链路末端PZT加扰的扰动信号可准确感知。经快速傅里叶变换(FFT)处理后,100 Hz扰动信号的信噪比为8.9 dB。实验结果对于搭建超长跨距φOTDR传感系统提供了一定参考价值,对φOTDR系统的无中继超长距离传感发展具有一定意义。

关键词：分布式光纤传感技术相位敏感光时域反射仪远程泵浦光放大器

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信息光电子“微电子化”技术进展和发展探讨

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光通信研究 2023年第6期6期(9)卷 1-10页

作者：张新全肖希余少华中国信息通信科技集团有限公司武汉430074 光通信技术和网络全国重点实验室武汉430074 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... 详细信息

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。

关键词：信息光子光电子微电子化硅光子光电融合

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基于VDFE-RLS均衡器的单波长200 Gbit/s光接入系统

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光通信研究 2023年

作者：何婷李响李婕罗鸣中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院中国信息通信科技集团有限公司光通信技术和网络全国重点实验室

【目的】高速无源光接入网络中存在光纤色散、非线性损伤和带宽限制等问题，导致传统强度调制和直接检测技术的功率预算损失较高，难以满足高速无源光接入网络的要求。【方法】为了更好地提升强度调制和直接检测光接入系统的速率和性能... 详细信息

【目的】高速无源光接入网络中存在光纤色散、非线性损伤和带宽限制等问题，导致传统强度调制和直接检测技术的功率预算损失较高，难以满足高速无源光接入网络的要求。【方法】为了更好地提升强度调制和直接检测光接入系统的速率和性能，文章研究了基于Volterra判决反馈均衡器(VDFE-RLS)的信道均衡方法。该均衡器采用递推最小二乘估计自适应算法(RLS)对均衡器中的抽头系数进行更新。该均衡器包含了1～3阶Volterra级数，其中1阶Volterra级数对线性损伤进行补偿，2和3阶Volterra级数能够对非线性损伤进行补偿。文章将该均衡器应用于经过20 km传输后的单波长为200 Gbit/s的O波段强度调制和直接检测技术的下行光接入系统中。【结果】实验结果表明，RLS算法相比传统的最小均方算法(LMS)算法在均衡器中表现出来的性能更好。此外，VDFE-RLS可以实现大于29 dB的功率预算。当VDFE-RLS和VFFE-RLS均衡器长度相同时，VDFE-RLS相比于传统的基于Volterra的前馈均衡器（VFFE-RLS），可以实现2.2 dB的功率预算的提升。当VDFE-RLS的均衡器长度为VFFE-RLS一半时，前者相比后者仍可以提升0.5 dB的功率预算。【结论】文章所提系统相比其他传统系统在能够缩短均衡器的长度同时提高系统的功率预算的同时，还能最终恢复出准确度较高的信号。

关键词： VDFE-RLS均衡器沃尔泰拉级数自适应滤波算法

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