电力OTN(光传送网)的业务风险与链路和节点的失效概率以及业务路径配置类型存在复杂的依赖关系。为了确定不同因素对业务风险的影响程度, 需要采用有效的方法对业务风险及其影响因素进行相关性分析。文章首先给出了电力OTN业务风险模型和分析方法, 并针对链路和节点失效场景进行了业务风险分析; 然后确定了6项业务风险影响指标, 并采用Spearman秩相关系数法对影响指标与业务风险间的相关性进行了分析; 最后实例验证了风险分析和相关性分析算法的可行性。研究结论对电力OTN业务风险评估以及业务路径优化配置具有参考价值。

随着云计算平台的高速发展, 传统的网络架构已经不能满足需求, 基于SDN(软件定义网络)技术实现数据平面的集中控制已经成为当前网络技术的演进趋势。文章在简要介绍OpenFlow、OpenStack等技术的基础上, 实现了OpenFlow交换机的设计; 同时, 建立了一个基于OpenStack的IaaS云管理平台, 进一步融合了SDN和云计算的优势, 提出了一种在云计算平台下模拟SDN的方法。该方法能模拟实际的SDN, 并利用模拟的网络评估网络性能, 从而优化设计, 降低SDN规划和建设的投入。

分布式光纤监测技术已经逐渐应用于各个领域, 但是针对传感光缆在经受循环应力之后其传感性能的变化情况, 目前尚未开展深入的研究。针对在室内试验及各类监测工程中, 模拟荷载、温度以及环境条件的变化而使光缆经受反复循环应力的情况, 设计了3个试验, 对分布式传感光缆的循环疲劳性能进行了标定, 得到了不同工况下光缆的应变衰减曲线。试验结果表明, 光缆初始应变越大, 循环频率越高, 光缆应变的衰减量和衰减速率越大。

以低损耗材料聚乙烯为基底, 设计了一种新型的太赫兹光子晶体光纤, 并利用全矢量有限元法对其单模截止频率、色散和损耗进行了数值模拟。结果表明, 改变包层空气孔周期、空气孔直径和纤芯空气孔直径, 可以调节太赫兹单模传输的频率范围。当包层空气孔周期为400 μm、包层空气孔直径为100 μm、纤芯空气孔直径为40 μm时, 不仅可以获得0.1～5 THz的宽频带单模传输范围, 而且在0.5～5 THz频率范围内波导色散可以控制在±0.5 ps/(nm·km), 且模式的限制损耗随频率的增大逐渐减小, 同时在2.8 THz处获得最小传输损耗3.86 dB/m。

利用全矢量有限元法设计了一种非对称三角晶格SPSM-TPCF(单模单偏振太赫兹光子晶体光纤), 该光纤具有高双折射、宽带宽、低平坦色散和SPSM传输等特性。分析结果得出, 在330 μm处, 双折射高达0.036 5, 拍长为9.04 mm; x和y偏振模的限制损耗分别为48.01和0.008 13 dB/m; y偏振模的有效模场面积为7 557 μm2, 数值孔径为0.56。在波长326.5~359 μm范围内实现SPSM传输, 且y偏振模损耗始终低于0.1 dB/m; 该光纤呈现低平坦色散特性, 色散值仅为(-2.14±0.45) ps/(nm·km)。

损耗和非线性是影响超100 Gbit/s高速光通信系统性能最为关键的因子。文章设计并研制了一种适合400 Gbit/s高速传输用的新型单模光纤, 该光纤具备超低损耗与超大有效面积特性, 在1 550 nm波长处衰减为0.165 dB/km, 在1 625 nm波长处衰减为0.179 dB/km; 在1 550 nm波长的模场直径为13.96 μm, 有效面积为153 μm2。该光纤具备优良的抗弯曲性能, 其关键技术指标优于当前国际技术水平, 可为下一代高速光纤通信提供关键基础材料支撑。

设计了一种新型结构的宽带低损耗光子晶体光纤, 在其内包层引入6个大空气孔和6个椭圆空气孔, 并用全矢量有限元法研究了该光纤的模场分布、工作带宽、限制损耗和色散特性。数值计算结果表明, 该光纤在1.40~1.73 μm波段实现了低损耗SMSP(单模单偏振)特性, 只有y偏振模存在, 限制损耗小于0.1 dB/km, 色散平坦度为3.3 ps/(km·nm)。研究结果对设计新型高性能SMSP光纤具有一定的指导意义。

根据RCWT(严格耦合波理论)和等效介质理论, 提出了在可见光波段的基于半导体材料氮化铟的亚波长光栅导模共振滤波器的结构设计和仿真方法, 并探讨了滤波器反射谱对光栅参数的敏感性。在维持滤波器高峰值反射率、低旁带和窄线宽不变的条件下, 利用其对光栅周期的敏感性, 结合仿真提出了利用微机电系统梳齿驱动器改变光栅周期(ΔT为0~99.7 nm)从而线性地控制共振波长输出(调谐范围为23 nm), 实现了半高全宽小于1.15 nm的可调谐反射型导模共振滤波器。

为降低电光开关的插入损耗及简化其结构, 提出了一种利用包层各向异性的FBG(光纤布拉格光栅)制作光开关的新思路, 并用耦合模理论对其原理进行了分析; 同时, 提供了一种用掺镁 LiTaO3晶体作为光栅包层制作这种光开关的方法。仿真结果表明, 电场改变106 V/m时, 消光比可达到约42.32 dB。该光开关具有较高的消光比, 且相比于现有的FBG光开关, 具有更简单的结构。

提出了一种基于光子晶体环形腔的OADM(光分插复用器), 采用正方晶格光子晶体结构, 通过线缺陷与环形腔的耦合实现光分插复用, 利用环形腔的频率选择功能实现对特定频率光波的上/下载。仿真结果表明, 当入射端口有多个波长的光波入射时, 该OADM可以上/下载波长为1 554.9 nm的光波, 上/下载率为98.23%, 插入损耗为0.077 55 dB, 信道隔离度分别为33.37和32.98 dB。该器件性能优良, 对光通信集成器件的发展具有参考意义。

全光波长转换技术在波分复用网络中有着非常重要的作用, 尤其是基于SOA(半导体光放大器)的全光波长转换技术, 已有较为成熟的理论研究, 但其性能上仍存在很多不足。文章对基于SOA的全光波长转换技术的原理和性能特点进行了分析和比较。由最基础的不同类型的基于SOA的全光波长转换技术扩展到改进的技术方案, 对不同结构和类型的全光波长转换技术进行了特性分析和比较, 并对它们的应用前景和发展方向进行了展望。结果表明, 通过改变SOA的增益特性或者改变系统结构, 均能在不同方面改善全光波长转换技术的性能参数。

针对光网络的智能化发展需求, 在自主研制的1×9可变带宽波长选择开关的基础上, 设计了一种多维ROADM(可重构光分插复用器)节点, 并采用两种固定带宽波长的信号(10 Gbit/s和1 Tbit/s)对该节点的各项性能进行了测试。实验结果表明：该ROADM节点具备无向、无色、无阻塞和无栅格等四无特征。

针对激光通信系统对光混频器的特殊需求, 设计并完成了一种信号光采用空间光输入、本振光采用保偏光纤输入的90°混频器。该器件信号端输入的空间光的束腰直径为10 mm, 信号光插入损耗小于3.1 dB, 本振光插入损耗小于2.5 dB, 在指定工作波长处I路和Q路的相位差满足90°±5°。实验结果表明, 该器件能够满足激光通信对于混频器的性能需求。

提出一种新型的基于复合微球腔WGM(回音壁模式)共振谱的全光纤激光腔内选模方法。通过多层介质和并联结构构造复合光学微球腔, 基于FDTD(有限差分时域)算法仿真并分析了复合微球腔内WGM的光场分布特性。基于复合光学微球腔-拉锥光纤的最佳耦合条件, 计算得到其传输透射谱。通过优化复合微球腔的参数并改进耦合条件, 实现了WGM共振谱带宽的压缩和边模抑制比的提高。所获得的窄带透射谱对实现全光纤激光选模具有重要意义。

随着数据通信及互联网的高速发展, P2P(对等)网络、在线应用及视频业务都呈现出爆炸式增长, 而云计算时代的到来需要大容量、高密度的数据互联及交换处理, 上述业务需求均成为超100 Gbit/s技术发展的核心驱动力。400 GE(吉比特以太网)能够在100 GE的基础上进一步提升网络容量并降低每比特的传输成本, 有效地解决运营商日益面临的业务流量及网络带宽持续增长的压力, 其将在数据中心得到大规模应用。文章对400 GE客户侧光模块的技术方案、传输性能、规格指标和功耗要求做了详细地介绍和分析。

为了研制具有更高灵敏特性的温度传感器, 文章提出利用光子带隙效应, 在PCF(光子晶体光纤)中选择性填充热敏液体实现高灵敏温度传感。应用全矢量平面波展开法计算光纤带隙, 带隙及其宽度随温度规律性漂移。当在包层空气孔中选择不同位置和结构填充热敏液体时, 发现仅填充内层空气孔时, 带隙随温度漂移造成的变化率最大。当在包层第一层空气孔中填充热敏液体, 晶格周期Λ=9 μm, 空气填充率分别选取d/Λ=0.9和d/Λ=0.5时, 带隙边界波长检测和带隙宽度检测的温度灵敏度分别可达到22.07和7.01 nm/℃, 具有精确度高和系统结构简单的优点。

随着电子装备集成度和工作频率的迅速提高, 以及布线密度和信号频率的不断提高, 铜导线连接的电气互联不可避免地出现了信号延迟和电磁兼容等问题。为了满足高频信号数据处理和传输的要求, 鉴于光传输具有频率高、抗电磁干扰等优点, 采用微细光纤结合传统基板制造技术, 开展了光电基板布设技术、光电基板制作技术和光电信号传输检测技术的研究, 重点突破了光纤埋入和光电耦合等关键技术, 最终解决了基于埋入式光纤的光电基板制造难题。光纤埋入式光电互联技术能有效解决高频信号在传输处理过程中的电气互联“瓶颈”, 保证新一代信息化装备的发展需求。

当前IEEE UWB(超宽带)标准中虽然给出了时域统计信道模型, 但信道的频域特性并没有得到清晰地反映, 而频域特性对于UWB信道容量、测距精度等都有着关键的影响。通过对NLOS(非视距)环境的频率相关路径损耗进行建模, 并基于实测数据拟合出频率相关路径损耗指数, 获得了NLOS传播环境中的频域衰减变化规律。研究表明, 在室内NLOS环境中UWB信道的高频统计衰减特性尤为明显, 这与常规UWB信道模型及其频域分析结果有明显不同。该分析方法和结论对于不同NLOS环境中UWB通信容量和定位精度的估计具有较强的指导意义。

采用基于Monte-Carlo (蒙特卡洛)方法的多次散射模型对辐射雾环境下非视距紫外光通信传输特性进行模拟分析。选取波长为260 nm的紫外光, 分析了在辐射雾环境中, 当能见度给定时, 紫外光在大气传输信道中的路径损耗与几何尺寸和通信距离的关系, 通过仿真分析得到最优化的几何尺寸参数。分析了不同通信距离下, 紫外光的路径损耗与能见度的关系。结果表明, 在通信距离及收发系统几何尺寸参数已知的情况下, 存在一个能见度的值使得紫外光传输的路径损耗最小。

LTE-A(增强型长期演进)系统上行引入了多天线传输技术来解决终端天线较少的问题。在这种技术背景下, 设计了一种上行传输模式自适应方法以提高系统性能。从传输模式间自适应、单双流自适应和MU-MIMO(多用户多输入多输出)与单天线传输之间的自适应三个方面进行了论述。系统级仿真表明, 基站根据信道条件的变化选择适当的传输方式可以有效地降低用户误码率, 提高系统吞吐量。

针对无线通信网络近些年出现的大数据量信号的情况,在对信号采样的同时进行适当压缩, 利用合适的重构算法实现了用少量的采样值或观测值对信号进行重构。在原有基于OMP(正交匹配追踪)的压缩感知重构算法的基础上引入AS(交替步长), 提出一种新的改进算法——GP-OMP(梯度正交匹配追踪)算法。实验结果表明, 该改进算法利用前一感知时刻获得的频谱信息, 不仅能有效地降低重构算法的计算量, 还能有效地减少重构耗时, 并得到与原有方法基本一致的重构效果。

对将广电网中采用的DTI(有线电缆数据服务定时接口)时间同步技术应用到通信网中进行了探索性研究, 结合DTI的技术特点, 分析了DTI在通信网中所需解决的关键问题, 得出DTI技术在进行参数转换后可移植到通信网中成为UTI(通用定时接口)技术的可行性结论, 最后对UTI技术在通信网中的应用场景进行了分析与展望。