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Abstract
Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, Ministry of Education, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
All-fiber few-mode erbium-doped fiber amplifiers (FM-EDFAs) with isolation and wavelength division multiplexers (IWDMs) have been developed to enable flexible pumping in different directions. The FM-EDFA can achieve >30 dB modal gain with <0.3 dB differential modal gain (DMG). We experimentally simulate the DMG performance of a cascade FM-EDFA system using the equivalent spectrum method. The overall DMG reaches 1.84 dB after 10-stage amplification. We also build a recirculating loop to simulate the system, and the developed FM-EDFA can support transmission up to 3270 km within a 2 dB overall DMG by optimizing the few-mode fiber length in the loop.
mode division multiplexing few-mode erbium-doped fiber amplifier gain equalization Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041401
大连理工大学信息与通信工程学院，辽宁 大连 116024
提出一种低复杂度、低功耗且便于硬件移植、可应用于水下无线光通信（UWOC）系统的基于链表和线性表的稀疏Volterra（3l-sVolterra）算法，它通过结合链表与线性表的新数据结构来存储Volterra算法中的所有参数，有效降低了Volterra算法更新参数所需的片上资源消耗，同时能对参与运算的非线性项进行稀疏处理，便于移植到小型硬件系统中。随后，在C6748芯片上实现了所提出的算法，并搭建了基于绿光LED的UWOC系统，对设计的数字信号处理（DSP）系统和UWOC系统进行了性能测试。结果表明，与无稀疏操作的Volterra算法相比，所提算法能在保留相近非线性补偿能力的同时，将资源消耗降低30%，在5 m长水箱信道UWOC系统中实现了20 Mbit/s的通信速率。
光通信 非线性均衡算法 数字信号处理 链表与线性表 非线性项稀疏处理
1 北京邮电大学电子工程学院，信息光子学与光通信国家重点实验室，天地互联与融合北京市重点实验室，北京 100876
2 北京安科慧生科技有限公司，北京 101102
针对模分复用系统中由于模式耦合引入的信道串扰（XT）的问题，提出一种基于信号相关峰提取的XT相关比测量方法，并将XT相关系数应用于多进多出恒模盲均衡算法（CPR-MIMO-CMA）中以提升信道均衡效果。搭建了少模光纤传输的实验平台，利用CPR-MIMO-CMA对接收端数据进行处理，研究结果表明，在满足前向纠错（FEC）为3.8×10-3的门限下，所提出的CPR-MIMO-CMA在LP01、LP11、LP21三模信道中比传统CMA分别具有1.3 dB、0.9 dB、1.0 dB的性能增益，并且3个模式下的平均收敛时间减少约50%。
光通信 模分复用 模间串扰 信号相关峰 模式均衡
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230504
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
为了利用模分复用（MDM）和超奈奎斯特（FTN）传输技术提高无源光网络（PON）的传输容量和频谱效率，同时也为了保证系统具有良好的误码率性能，本文提出了基于矩阵分解预编码和MIMO预均衡器的联合损伤补偿方法，用于消除超奈奎斯特模分复用无源光网络（FTN-MDM-PON）中存在的MDM信道损伤和FTN传输损伤。对于矩阵分解预编码技术，本文采用奇异值分解（SVD）预编码、带功率预分配的奇异值分解（SVD PA）预编码和Cholesky分解（Chol）预编码方式，分别将它们与MIMO预均衡器结合后对比三种联合方案降低FTN-MDM-PON系统误码率的效果。仿真实验结果表明：采用SVD PA预编码、Chol预编码与MIMO预均衡器结合的联合损伤补偿方法时，FTN-MDM-PON系统中的4个线偏振（LP）模式的FTN信号经过5 km少模光纤（FMF）传输后，接收端误码率能够低于7%硬判决-前向纠错（HD-FEC）门限3.8×10-3。其中，Chol预编码与MIMO预均衡器结合的联合补偿方案降低误码率的效果最优，相比于表现较优的SVD PA预编码结合MIMO预均衡器方案，接收光灵敏度提升了1 dB~3 dB。
光通信 无源光网络 模分复用 多输入多输出 超奈奎斯特 预编码 预均衡
提出了一种基于神经网络的多输入多输出（MIMO）均衡器，并在大容量模分-波分复用通信系统中进行了实验验证。该系统基于6模掺铒光纤放大器实现了16通道波分复用双极化48 Gbaud 16阶正交振幅调制（16QAM），在LP01、LP02、LP11a、LP11b、LP21a、LP21b六种模式上传输了100 km少模光纤（FMF）。为降低非线性的影响，在接收端数字信号处理中，采用基于多标签技术的MIMO神经网络均衡器，能够显著提升系统性能。实验结果表明，经100 km的FMF传输，MIMO神经网络均衡器的强大性能使得系统的比特误码率能满足15% 软判决前项纠错阈值要求。
光纤光学 光纤通信 模分复用 波分复用 神经网络均衡
1 杭州电子科技大学 通信工程学院，杭州 310018
2 上海交通大学 光纤区域网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
3 江苏省新型光纤技术与通信网络工程研究中心，江苏 苏州 215000
为提升基于带限光电器件及直接调制激光器(DML)的强度调制直接检测(IMDD)系统性能，解决传统均衡器计算复杂度过高的问题，提出深度神经网络(DNN)均衡器简化方案。首先，利用自适应动量估计(Adam)算法更新DNN的权重系数，优化了传统梯度下降算法的迭代速度和收敛性能；然后，在此基础上引入丢弃层和剪切操作以降低DNN的高计算复杂度，减少网络结构的冗余连接，并避免过拟合现象的产生。最后，在80 Gb/s带限DML-IMDD仿真系统中验证了DNN均衡器简化方案的有效性和可行性。
均衡方案 简化方案 深度神经网络 强度调制直接检测系统 丢弃层 剪切方法 equalization scheme, simplified scheme, deep neura
1 江西旅游商贸职业学院 艺术传媒与计算机学院, 南昌 330100
2 江西现代职业技术学院 信息工程学院, 南昌 330095
鉴于现有的红外图像增强方法存在欠增强、过增强和放大噪声等缺陷, 提出了自适应加权直方图均衡化的红外图像增强方法。该方法提出了直方图的自适应加权系数, 其反比于每个灰度级对应直方图频次的平方根, 适当地提升频次较小的直方图, 而适当压制频次较大的直方图。用自适应加权系数对各个灰度级的直方图频次进行加权后, 进行直方图均衡化处理, 最后经灰度级映射得到增强图像。实验结果显示, 相对于现有的方法, 本方法的增强图像对比度更高, 边缘细节信息更丰富, 信息熵、平均梯度和标准差分别比现有方法高出0.23、2.2和3.7以上。因此, 本文方法的红外图像增强效果优于最新提出的现有方法。
红外图像增强 直方图均衡化 自适应加权数 信息熵 infrared image enhancement histogram equalization adaptive weighting coefficient information entropy
1 复旦大学 通信科学与工程系 电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
2 鹏城实验室，广东 深圳 518055
3 上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心，上海 200433
4 上海市低轨卫星通信技术协同创新中心，上海 200433
水下可见光通信（UVLC）具有高传输速率、大容量、低延时和低成本等优势，已成为水下通信领域可行且很有吸引力的替代方案，应用前景广阔。然而，UVLC性能受到带宽、各种线性或非线性效应等瓶颈问题的局限。为了缓解这些问题，文章研究了基于几何整形的振幅移相键控（APSK）调制和编码映射，提出了基于双向循环神经网络（BRNN）的波形级后均衡器。此外，文章还提出了用基于深度神经网络（DNN）的波形到符号接收机来代替传统的匹配滤波、下采样和后均衡等操作。实验表明，与传统接收机相比，基于BRNN后均衡电压动态范围提升了170 mV（69%），基于DNN的波形到符号接收机电压动态范围提升了245 mV（100%）。实验结果证明，基于BRNN后均衡和基于DNN的波形到符号接收机能有效提升系统性能，是未来UVLC中很有前景的技术方案。
水下可见光通信 振幅移相键控 双向循环神经网络 后均衡 深度神经网络 UVLC APSK BRNN post-equalization DNN
基于COMSOL平台，设计一种沟槽辅助下双层阶跃折射率结构的四模掺铒光纤。通过对铒离子能级结构、稳态方程和速率方程的理论研究，利用Matlab软件搭建少模光纤放大器系统。利用模拟退火算法实现三层掺杂区域下的铒离子浓度的优化，以确保所设计的四模掺铒光纤放大器的增益特性。仿真结果表明：在纤芯泵浦方式下利用波长为1480 nm的泵浦光对1550 nm的四模式信号进行放大，得到的各模式信号平均增益为26.07 dB，模间增益差（DMG）为0.106 dB；对所设计光纤进行折射率容差分析，得到的平均增益为26.08 dB，DMG为0.34 dB。结果证明了所设计的少模光纤放大器的稳定特性，其具有广泛的发展前景和应用潜力。
空分复用 少模光纤放大器 模拟退火算法 增益均衡 光学学报
2023, 43(22): 2206007
