1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 东北大学计算机科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819
为了解决强度调制-直接检测正交频分复用（IM-DD OFDM）光通信系统中由光纤色散和非线性效应导致的传输性能下降的问题，提出利用正交偏振泵浦非简并四波混频（NFWM）产生的无波长偏移光学相位共轭（OPC）波对系统中的信号损伤进行光域补偿。首先在理论上推导了利用正交偏振泵浦NFWM生成OPC波的原理，基于上述原理，设计了无波长偏移OPC实现方式，在正交偏振态上得到与原信号波长完全一致的OPC波。然后对影响生成OPC波功率的因素进行了具体分析。最后依据优化参数设置，进行仿真验证，结果表明所提系统能够以114.375 Gbit/s的传输速率在长度为240 km的标准单模光纤链路中传输。
光通信 强度调制-直接检测 正交频分复用 色散补偿 非线性抑制 光学相位共轭
上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
【目的】具有可调谐能力的高频微波载波（GHz）在第五代移动通信技术（5G）/第六代移动通信技术（6G）无线网络、雷达系统和卫星通信领域中有着广泛的应用。由于比较简单的系统结构、大带宽和低损耗的优点，基于光子技术生成高频可调谐微波载波的技术方案吸引了国内外研究团队的广泛关注。由于目前C波段有着成熟的商用器件，因此目前光生微波实验多在C波段进行。随着波分复用（WDM）—光载射频（ROF）技术借助WDM系统在光频域的合/分波来灵活实现微波频段的合/分波，利用ROF系统采用光生微波技术来简化基站配置，使得C波段的有限带宽资源（35 nm，1 530~1 565 nm）越来越紧张。因此，光生微波技术的研究有着向更宽光谱范围扩展的驱动力。U波段可以提供宽至50 nm（1 625~1 675 nm）的信道带宽来缓解C波段的信道利用压力。在U波段，标准单模光纤已实现低至0.195 dB/km（@1 625 nm）的光功率损耗，特别是，掺铥光纤放大器在U波段也可实现达到18.7 dB（@1 655 nm）的大带宽增益。因此，基于标准单模光纤的WDM系统可向U波段扩展，从而促使WDM-ROF技术向这一波段延伸，进而带动光生微波技术向U波段拓展。文章研究了U波段的光生微波技术。
【方法】从数学模型上看，现有光生微波技术对所应用的光载波波段是透明的，只需选择对应工作波段的光子学器件就可在任意波段使用这些方法来产生微波载波。从原理上看，C波段的光子学器件（如偏振控制器、相位调制器（PM）和光纤移相器（FPS）等）可以工作在U波段，这些器件的工艺技术成熟并易于购置。因此，文章采用C波段的PM、FPS和光耦合器等光子学器件，基于U波段光载波搭建了光生微波载波系统。
【结果】最终基于该系统产生了调谐范围覆盖7.5~12.0 GHz、杂散抑制比达29.6~35.2 dB的可调谐微波载波。
【结论】文章通过公式原理分析和实验验证，实现了将光生微波载波技术的工作波段扩展至U波段。
光生微波载波 U波段 光相位调制器 强度调制 频率可调谐 杂散抑制比 photogenerated microwave carrier U-band optical PM intensity modulation frequency-tunable spurious suppression ratio 光通信研究
2024, 50(2): 22005401
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
复旦大学信息科学与工程学院通信科学与工程系，上海 200433
为了解决传输高阶正交幅度调制（QAM）信号时的非线性损伤问题，提出了一种基于Delta-Sigma调制（DSM）的高阶QAM传输系统。通过采用1-bit量化的DSM，成功将携带有高阶QAM的离散多音调制（DMT）信号量化编码为开关键控（OOK）信号，实现了高阶QAM信号在O波段强度调制/直接检测（IM/DD）系统中的传输。由于DSM拥有较高的量化信噪比，系统最高支持满足软判决2.4×10-2阈值的4096QAM信号的传输。特别地，通过采用预均衡技术，成功实现了50/100 Gbaud DSM信号分别在O波段的50/15 km的传输。实验演示了高速DSM信号在O波段的传输系统，为高阶QAM信号在IM/DD链路的传输提供了解决方案，同时也为未来基于DSM技术的高速移动前传方案设计提供了参考。
光通信 Delta-Sigma调制 移动前传 强度调制/直接检测 光学学报
2023, 43(20): 2006004
光子学报
2022, 51(12): 1206001
1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 湖北大学物理与电子科学学院，湖北 武汉 430062
通过对光高频谱效率频分复用（O-SEFDM）系统的现有多种生成方式的分析，提出了一种基于修正的普适分数阶傅里叶逆变换（uIFrFT）生成方法。基于参数对称的uIFrFT，可以应用厄米特对称生成实值信号，因此避免了强度调制/直接探测（IM/DD）O-SEFDM中的上变频，实现了系统的简化。在该方案中设计了适配的球面部分检测器（SPD）。仿真结果表明，对于IM/DD O-SEFDM系统，uIFrFT生成方法在灵活性和性能上优于现有生成方法。此外，在4阶正交振幅调制（4QAM）和16QAM传输系统中，SPD相比于传统固定球面检测器（FSD）的误码率（BER）性能得到提升，而且复杂度降低了约51%。
光通信 高频谱效率频分复用 生成方法 厄米特对称 强度调制/直接探测 光学学报
2022, 42(19): 1906005
1 西安邮电大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710121
2 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
提出了一种基于开关键控(OOK)调制的光载太赫兹正交相移键控(QPSK)信号产生方案。基于双平行马赫-曾德尔调制器产生了一对光学八倍频边带信号,利用两个强度调制器分别将两路独立的OOK基带信号调制到八倍频边带的两个偏振态上,对两路偏振信号进行相位和幅度调整后再进行叠加,叠加后的光信号经过功率放大和光纤传输后在终端实现了光电转换,从而生成了太赫兹QPSK信号。在VPI仿真环境下,分别验证了80,240,400 GHz信号的传输性能。结果表明,生成的一个波特率为20 GBuad、频率为400 GHz的QPSK信号通过40 km的零色散位移光纤传输后,其误码率低于前向纠错码的阈值(3.8×10 -3)。该方案具有无需预编码技术和数模转换器的特点,降低了信号处理的复杂度和系统成本。
光通信 光载无线通信 太赫兹波段 矢量信号 正交相移键控 强度调制
常规的微波光子系统采用强度调制方式实现微波信号的电光转换, 由于调制器采用马赫-曾德尔干涉结构(MZI), 系统性能不仅受到自身正弦响应特性的制约, 而且需要进行偏置点控制, 因此存在动态范围受限、系统控制复杂以及3dB固有损耗带来的效率不足的问题, 而采用相位调制可避免该问题。围绕相位调制光传输链路, 为了完成相位调制信号的光电解调, 文章提出采用薄膜滤波器通过边带抑制与边带选通两种方式实现相位调制到强度调制的转换, 并分析了链路射频性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了相位调制与常规强度调制链路之间的传输特性, 通过分析可知, 在相同链路配置条件下, 相位调制链路具有更高的传输效率, 而且光滤波带来的均衡作用, 使得相位调制链路的3dB带宽比强度调制链路大两倍。
电光相位调制 模拟光传输 相位调制到强度调制转换 微波光子技术 electro-optic phase modulation analog optical transmission phase modulation to intensity modulation conversio microwave photonics
