光通信系统与网络技术

  • 信息化前景和网络演进探讨

    张新全;余少华;

    近几十年来,在信息通信技术(ICT)快速进步的推动下,信息化对社会运行和人类生活方方面面的影响正在日益深化。文章基于数字化、网络化和智能化的发展水平,对信息化发展历程进行了回顾,并提出数字孪生阶段之后将是数字智驱和数字超越阶段。随着信息化上升为未来网络演进的最主要驱动力,文章提出了网算协同、接入协同、光电协同和智能化4个网络演进特征,并强调了光通信在其中的关键作用和挑战。

    2021年02期 No.224 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
  • 基于边缘智能2.0的工业互联网平台架构及应用

    刘炜;张为;

    边缘智能是人工智能(AI)技术与边缘计算的结合,能满足行业数字化在实时业务、数据优化和应用智能等方面的关键需求。文章开创性地提出了边缘智能2.0的概念,以此为基础设计并搭建了基于开源框架的工业互联网平台,并引入了云网融合、云边协同与边边协作的理念,达到云、网、边、端4位一体的协同。将边缘智能应用到表面贴装技术(SMT)生产线,通过数据建模与分析和优化制程参数,以实现制造企业的降本减存与提质增效。

    2021年02期 No.224 7-13+58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1632K]
  • 基于正交空时分组码的空间脉冲位置调制

    毛忠阳;李寅龙;刘锡国;徐建武;刘敏;伍强;

    针对在湍流信道下空间脉冲位置调制(SPPM)系统误码性能较差的问题,文章将空时分组码与空间调制技术结合,提出了基于比特补码正交空时分组码的空间脉冲位置调制(BCOSTBC-SPPM),利用空时编码增加信息冗余度以改善系统误码性能。同时基于最大似然(ML)检测推导了系统的理论误比特率上界,并通过蒙特卡洛仿真对理论上界进行了验证。仿真结果表明,BCOSTBC-SPPM的误码性能相比SPPM有较大提升。在弱湍流信道下,当系统误比特率为10~(-4)时,(4,2,4)-BCOSTBC-SPPM相比(4,1,4)-SPPM信噪比改善约10 dB。该方式相较于传统正交空时编码方案在频谱效率方面有一定提升,实现了系统有效性和可靠性的合理权衡。

    2021年02期 No.224 14-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 631K]
  • EONs中一种混合路径专有保护算法

    张盛峰;袁强;陈会丹;黄胜;

    为了降低带宽阻塞率,节约频谱资源,在动态业务到达的弹性光网络(EONs)场景下,不同业务请求的路径状况可能不同,因此不能确定单路径专有保护与带宽分割多路径专有保护的优劣。文章结合单路径专有保护和带宽分割多路径专有保护提出了一种混合路径专有保护(HDPP)算法。该算法利用路径的单位频谱效率和路径跳数计算了k条链路不相关候选路径,并提出了一种考虑单位频隙最高频谱效率和路径跳数以及路径上最大可用频谱信息的多路径频谱分配(MPSA)算法,最后,HDPP算法在多种生存性方案中选择出最佳方案。仿真结果表明,与对比算法相比,所提算法在阻塞率和频谱利用率方面都有较好的性能表现。

    2021年02期 No.224 20-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
  • 一种水下光通信中基于先验模型的预均衡方法

    张磊;敖珺;石俊杰;

    由于海水的散射特性,光在水下传输时会产生码间串扰(ISI)问题,传输环境较差时尤为严重。为解决该问题,文章将预均衡技术应用于基于直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)调制的水下光通信系统中,并针对水下光的传输特性提出了一种基于先验信息的预均衡方法。在浑浊海港海水环境下与传统均衡算法进行了性能对比。仿真结果表明,在信噪比(SNR)较差的情况下,采用所提方法能够有效降低水下光通信系统的ISI,降低了误码可能性,提高了信道估计的可靠性。相比于最小二乘(LS)后均衡算法,误码率能下降约3.56 dB,相比于LS预均衡算法,误码率能下降约3.00 dB,相较于最小均方误差(MMSE)和最小均方(LMS)后均衡算法,误码率下降约1.85 dB。

    2021年02期 No.224 26-30+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1060K]

光纤光缆技术与应用

  • 宽带弯曲不敏感多模光纤

    沈一春;蒋新力;范艳层;许维维;

    针对以太网数据对多模光纤传输性能要求不断提高的问题,文章从材料组成和剖面结构设计的角度,提出了改善宽带弯曲不敏感多模光纤性能的措施。一方面通过优化纤芯掺杂元素的浓度分布,降低最佳剖面折射率分布参数α_(opt)与波长之间的敏感性,提高多模光纤的带宽特性;另一方面在芯—包界面处采用连续可调节剖面结构(内包层),该结构不仅可以减小芯层和凹陷包层粘度差对光纤性能的影响,而且还可以通过界面结构的调节,非常有效地改变高阶模的时延,消除凹陷对光纤带宽性能的影响。测试结果表明,该新结构光纤不仅具有较宽的带宽特性,还具有较低的弯曲损耗。

    2021年02期 No.224 31-34+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 821K]

光电器件研究与应用

  • 变栅距光栅位移传感结构研究与误差分析

    乔飞;张雯;何巍;宋言明;孟凡勇;

    针对传统位移传感器测量精度低、量程小和稳定性不足的问题,文章提出并实现了一种基于变栅距光栅的位移传感器,进行位移特性测试并重点分析了测量过程中的误差问题。实验中将变栅距光栅置于电动位移平台上,通过调节平台位移控制光斑入射位置,建立光栅位移与反射光谱一级衍射中心波长之间的相关关系,实现波长对位移的编码。平台移动范围为0~20 mm,步长为2 mm,往返重复测量6次,记录各位移点处的中心波长,标定传感器的位移特性。针对各位移点重复测量产生的中心波长数据进行误差分析,采用贝塞尔公式结合别捷尔斯法分析各点多次测量数据的标准差,并结合莱以特(3σ)准则进一步判定数据的可靠性。实验结果表明,该传感系统无系统误差和粗大误差;波长与位移呈线性变化,多次重复线性度优于0.994 6,传感器全量程平均位移灵敏度为16.67 nm/mm,为基于变栅距光栅位移传感系统的研究提供了一定的参考。

    2021年02期 No.224 35-40+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2473K]
  • 同轴金纳米管有序阵列的光学特性及滤波应用

    成建新;周盈;常建华;倪海彬;

    为实现超材料滤波器在可见和近红外波段的多波段可调滤波,通过时域有限差分法对同轴金纳米管有序阵列进行数值模拟,研究了该结构中圆柱形和间隙表面等离激元的吸收特性及其滤波应用,分析了共振波个数及波长位置与结构参数的关系。仿真结果表明,通过调节结构参数可以实现在600~1 700 nm范围内多波段可调滤波。

    2021年02期 No.224 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2638K]
  • 基于硅光可调25 Gbit/s光发射组件的研究

    成璇璇;赵建宜;肖希;李淼峰;王磊;张博;石川;胡蕾蕾;蔡敬;

    随着光通信技术的快速发展,光纤传输的容量呈几何式增长,对密集波分复用(DWDM)网络系统的管理和调度灵活性要求也在不断提高。波长可调模块可以满足网络管理灵活的要求,在波分复用(WDM)系统和5G网络中将会有广泛应用。而作为模块内的核心元件,可调激光器的研究就显得尤为重要。文章介绍了一种可调激光器和硅光调制器芯片混合集成封装技术,利用一种胶合标准具的设计进行波长控制,节省了半导体制冷器,减小了封装尺寸。其制作的可调激光器件能满足ITU-96通道的波长输出,且满足100 G BASE-LR4国际标准的工作眼图要求。

    2021年02期 No.224 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1146K]
  • 基于gm/Id方法的跨阻放大器设计

    林佳辉;蒋湘;

    针对短沟道晶体管数学模型高复杂度问题,文章提出了一种适用于刻画短沟道晶体管模型的gm/Id方法。该方法主要通过建立电路指标与晶体管尺寸的关系来优化电路性能。采用gm/Id方法设计了一种低功耗、低噪声和宽带宽的2.5 Gbit/s跨阻放大器,并进行了版图后仿真,仿真结果表明,当光电二极管电容为250 fF、跨阻放大器的低频增益为59.72 dBΩ、-3 dB带宽为3.445 GHz、输入的等效噪声电流密度为6.209×10~(-3) nA/sqrt/Hz、等效输入积分噪声电流为876.0 nA且采用1.2 V的电压供电时,该电路整体功耗为7.5 mW。测试结果表明,输入100μA电流时,电路的峰值数据抖动约为64.92 ps,输出摆幅为81.1 mV。

    2021年02期 No.224 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1472K]
  • 基于MWDM的25 Gbit/s TOSA设计与开发

    胡婷;乐欢;高建河;郑庆立;汪钦;徐红春;

    第5代移动通信技术(5G)前传是承载网络的重要组成部分,高精度时间同步以及海量连接的需求对接入网有了更高的要求。为了解决前传哑资源管理及光纤资源问题,中国移动提出了中等波分复用(MWDM)前传方案。针对MWDM方案的需求和5G前传推行需要降低成本的问题,文章提出了一款应用于MWDM光模块的25 Gbit/s光发射组件(TOSA),采用低成本的同轴气密封装,并内置半导体制冷器来支持室外场景的严苛条件。文章主要介绍了TOSA的关键设计和封装形式,并从设计和工艺上对其控温能力进行了优化,最后对样品的光电性能、控温能力以及传输性能进行了测试。测试结果表明,器件性能优良,且满足SFP28封装形式和IEEE 802.3协议标准。

    2021年02期 No.224 59-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 813K]
  • 高功率远程泵浦传输系统的研究

    候梦军;付成鹏;卜勤练;余春平;乐孟辉;

    针对远程泵浦传输系统高功率泵浦光传输受限问题,文章基于随机分布反馈光纤激光器的工作原理,创新性地提出了一种新型远程泵浦传输方案,通过高反射率的光纤布拉格光栅增强泵浦光的受激拉曼效应,输出目的泵浦光功率。对新型远程泵浦传输系统的传输性能进行了测试,测试结果表明,实验数据和理论计算数据一致;与传统远程泵浦传输系统相比,新型远程泵浦传输系统提高了泵浦的入纤光功率,延长了传输系统的传输距离。

    2021年02期 No.224 63-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
  • 电力系统中MEMS光开关切换路径优化控制的方法

    阮峻;杜浩滔;朱志俊;孙豪;

    针对电力系统中微机电系统(MEMS)光开关在切换备纤时可能受到光控信号的影响而造成光时域反射仪(OTDR)发生损坏的问题,文章提出了一种电力系统中MEMS光开关切换路径优化控制的方法,在对MEMS光开关进行完整的扫描后得到其精确的光信号通道功率等高图,然后再对其切换路径进行优化控制,使得MEMS光开关可以在平衡控制通道切换时间的前提下使入射光沿相对通道隔离度最高的最佳路径进行切换控制,同时也可以在保证切换时间的前提下将MEMS光开关在切换时对其他通道的影响降到最低,并且即使在通道环境非常复杂的情况下也不受影响。

    2021年02期 No.224 66-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 900K]

无线通信技术

  • 太赫兹波辐射源的研究进展

    王葛;施明登;韩清华;孟洪兵;曾德斌;

    电磁波谱中的太赫兹波段拥有许多比传统光源更独特的性质,在生物、材料、安检和通信等领域有着非常重要的研究价值,而高功率和高效率的太赫兹辐射源则是太赫兹技术转化为实际生产力的一个重要因素和前提条件。文章分别从以气体、固体和液体作为激发介质的角度,总结了激光与不同激发介质相互作用产生太赫兹波的研究进展。对气体介质中常用的四波混频、有质动力、切伦科夫和光电流模型的物理机制以及固体介质中的光电导和光整流模型的物理机制进行了详细撰述,并对影响这几种激发介质产生出太赫兹波的因素进行了分析与总结。最后,对液体激发介质产生出太赫兹辐射源的方法进行了展望。

    2021年02期 No.224 70-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
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