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
1 复旦大学通信与信息工程学院通信科学与工程系，上海 200433
2 长飞光纤光缆股份有限公司，湖北 武汉 430073
为了解决急剧提升的通信系统容量需求与长距离传输等问题，通过实验验证了超大容量的少模光纤传输。在超大容量需求的背景下，同时使用波分复用、模分复用、偏振复用三种复用技术进行信号传输，凭借自研的低损耗六模渐变型光纤（各模式衰减约为0.2 dB/km），实现了覆盖C波段共80个通道，每个通道双模双偏振信号的1000 km传输。考虑到超长距离传输带来的色散和双模双偏振带来的串扰，在进行接收端离线数字信号处理（DSP）时首先使用频域色散补偿算法进行色散补偿，并在下采样和时钟恢复后联合利用多输入多输出-频域最小均方算法（MIMO-FDLMS）和多输入多输出-时域最小均方算法（MIMO-TDLMS）进行信道均衡和色散补偿。在28%冗余的低密度奇偶校验（LDPC）信道编码软判决前向纠错（SD-FEC）阈值5.2×10-2条件下，实现了总的线传输速率40.96 Tbit/s，净速率高达32 Tbit/s。
光通信 波分复用 模分复用 偏振复用 长距离传输 超大容量传输 中国激光
2023, 50(23): 2306001
1 复旦大学信息科学与工程学院通信科学与工程系，上海 200433
2 长飞光纤光缆股份有限公司，湖北 武汉 430073
3 南京信息工程大学物理与光电工程学院，江苏 南京 210044
为了解决通信容量不足以及非线性损伤问题，基于正交相位（IQ）调制外差相干探测，利用极化复用技术、模分复用技术以及先进的数字处理算法，搭建了单通道模分复用少模光纤传输系统，并成功实现了波特率为32 Gbaud的16正交振幅调制（QAM）信号在两个兼并模LP11a和LP11b模式下的1000 km传输。使用时域和频域多输入多输出最小均方（MIMO-LMS）算法进行均衡处理后，误码率（BER）低于软判决前向纠错（SD-FEC）的阈值（5.2×10-2）。
光通信 光纤通信 模分复用 少模光纤 极化复用 长距离传输 中国激光
2023, 50(19): 1906006
1 复旦大学信息科学与工程学院，上海 200433
2 长飞光纤光缆股份有限公司，湖北 武汉 430073
3 南京信息工程大学，江苏 南京 210044
为了满足日益增长的数据需求，实现“超大容量、超长距离”通信，结合波分复用、偏振复用、模式复用3种复用技术，演示了一个少模光纤传输系统。实验生成符合ITU-T标准的80个通道，利用两个正交偏振及LP11a、LP11b两个模式，在最长达1000 km的少模光纤上传输32 GBaud的16QAM信号。为了减少色散效应和严重的偏振间、模间串扰产生的影响，在接收端数字信号处理（DSP）中，采用基于时域和频域的多输入多输出（MIMO）均衡解复用技术，显著提升系统性能。实验结果表明，经500/1000 km的少模光纤传输，系统的比特误码率（BER）分别能满足7%低密度奇偶校验码（LDPC）硬判决门限（3.8×10-3）和25% LDPC软判决门限（4.2×10-2）。当少模光纤传输距离为1000 km时，系统实现的净速率为32.768 Tbit/s，属于国内领先水平。
光通信 少模光纤 波分复用 MIMO均衡 大容量传输 长距离通信 光学学报
2023, 43(10): 1006004
Yize Liang 1,2,3†Chengkun Cai 1,2,3Kangrui Wang 1,2,3Xiaokang Lian 1,2,3[ ... ]Jian Wang 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Huazhong University of Science and Technology, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of Optical and Electronic Information, Wuhan, China
2 Optics Valley Laboratory, Wuhan, China
3 Shenzhen Institute of Huazhong University of Science and Technology, Shenzhen, China
4 Yangtze Optical Fiber and Cable Joint Stock Limited Company (YOFC), State Key Laboratory of Optical Fiber and Cable Manufacture Technology, Wuhan, China
Recently, transmitting diverse signals in different cores of a multicore fiber (MCF) has greatly improved the communication capacity of a single fiber. In such an MCF-based communication system, mux/demux devices with broad bandwidth are of great significance. In this work, we design and fabricate a 19-channel mux/demux device based on femtosecond laser direct writing. The fabricated mux/demux device possesses an average insertion loss of 0.88 dB and intercore crosstalk of no more than - 29.1 dB. Moreover, the fabricated mux/demux device features a broad bandwidth across the C+L band. Such a mux/demux device enables low-loss 19-core fiber (de)multiplexing over the whole C+L band, showing a convincing potential value in wavelength-space division multiplexing applications. In addition, a 19-core fiber fan-in/fan-out system is also established based on a pair of mux/demux devices in this work.
femtosecond laser direct writing space-division multiplexing mux/demux device multicore fiber Advanced Photonics Nexus
2023, 2(3): 036002
1 上海工程技术大学高温合金精密成型研究中心, 上海 201620
2 上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
将选择性激光熔化和飞秒激光减材技术相结合已被认为是实现复杂和精细结构近净成形的有效工艺。在SLM工艺中, 由于熔池的运动和熔道的重叠, SLM成形件的表面具有一定的周期性结构, 这对后续飞秒激光减材影响很大。研究首先测量SLM 制备Ti-6Al-4V工件的表面结构, 设计飞秒激光减材试验。通过试验和二维数值模型, 研究了飞秒激光减材加工过程中表面形貌的演变, 预测表面粗糙度值。仿真结果与试验结果非常接近, 误差仅为7.63%。此外, 该模型还用于研究正负离焦位置的表面移动速度和加工深度: 负离焦位置的表面移动速度和加工深度均大于正离焦位置。该关系揭示了飞秒激光减材过程中表面粗糙度降低的机理。
增减材复合制造 表面形貌 飞秒激光 数值模拟 additive/subtractive hybrid manufacturing surface topography Ti-6Al-4V Ti-6Al-4V femtosecond laser numerical simulation
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室，北京 100044
2 光纤光缆制备技术国家重点实验室，湖北 武汉 430073
3 长飞光纤光缆股份有限公司，湖北 武汉 430073
4 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430073
提出了一种无需预训练的卷积神经网络（CNN）模式分解（MD）算法，该算法利用具有不同感受野的分支结构提升神经网络的学习能力，用于对环芯少模光纤（FM-RCF）复杂耦合进行高精度表征。在仿真测试中，所提方法的模态相对相位和模态权重误差分别减小为传统CNN-MD的1/8与1/5。实验中利用CCD采集RCF输出端实际光斑图像作为算法输入，对3个模式叠加状态下的光斑进行模态权重和相对相位分析，得到重建光斑与实际光斑之间的相似度高于90%。所提算法不易陷入局部最优且无需迭代，处理时间为ms量级，可为RCF的模式表征及性能预测提供理论与技术支持。
光通信 少模光纤 模式分解 深度学习 环芯光纤
为了研究硫酸盐侵蚀下混凝土力学行为及内部孔隙结构的变化规律, 本文对在0%、10%、15%、20%四种不同质量分数硫酸钠溶液浸泡210 d的混凝土试件进行单轴压缩试验, 并通过PFC2D软件模拟应力场分布以研究试验过程中裂缝演化规律, 并结合核磁共振分析其浸泡后内部孔隙分布情况。结果表明: 混凝土的峰值应力、弹性模量均随浸泡浓度的增大而下降; 根据PFC2D模拟结果, 在单轴压缩过程中混凝土内部最早出现张拉裂缝, 随后裂缝继续扩展, 逐渐出现张拉与剪切复合裂缝, 最终形成一条沿对角线贯穿的剪切裂缝; 硫酸盐侵蚀后混凝土T2分布曲线有3个波峰, 内部孔隙主要以微孔、小孔为主, 随着浸泡浓度的增长, 其微孔逐渐向小孔转化, 导致混凝土的T2峰1幅值和面积逐渐增大。
混凝土 硫酸钠 PFC2D离散元 单轴压缩 核磁共振 裂缝演化过程 concrete sodium sulfate PFC2D discrete element uniaxial compression nuclear magnetic resonance crack evolution process
1 上海工程技术大学 高温合金精密成型研究中心, 上海 201620
2 上海工程技术大学 材料工程学院, 上海 201620
作为一种新型的减材加工技术, 飞秒激光在材料微加工中具有独特优势。介绍了飞秒激光加工的机理, 分析了飞秒激光加工效率和加工质量的影响因素, 阐述了飞秒激光加工工艺参量及表面质量的预测方法, 对飞秒激光与增材制造的结合应用作了展望。飞秒激光加工的效率与精度影响因素众多, 要真正在金属加工领域精准大规模应用这一精细技术, 尚需对飞秒激光及其与不同特性金属材料间的交互作用进行更为深入系统的研究。
激光技术 飞秒激光 影响因素 工艺参量 数值模拟 增材制造 laser technique femtosecond laser influencing factors process parameters numerical simulation additive manufacturing
