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期刊信息/Journal information
光通信研究
武汉邮电科学研究院企管部
光通信研究

武汉邮电科学研究院企管部

毛谦

双月刊

1005-8788

bjb@wri.com.cn

027-87691537

430074

武汉市洪山区邮科院路88号

光通信研究/Journal Study on Optical CommunicationsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是武汉邮电科学研究院主办的光通信专业刊物，是我国最早创办的以高新技术光纤通信为内容的科技期刊。宗旨为在坚持党的基本路线原则的前提下，活跃光通信领域的学术研究和技术交流，促进我国光通信事业的发展。主要刊载光通信领域的学术论文、研究成果的技术报告、工程设计技术方案、施工及维护经验，综述国内外光纤通信技术的最新进展和有关理论及最新动态等。面向从事光纤通信工作以及相关学科的科研、设计、生产、施工、维护等方面的科技人员和大专院校师生。本刊是湖北省、信息产业部优秀科技期刊，中文核心期刊。
正式出版
收录年代

    空间激光通信中带LDPC编码的网络业务传输设计

    张晓乐谭晓川李哲
    1-6页
    查看更多>>摘要：[目的]无线激光通信受大气衰减和大气湍流等因素影响会产生一定程度的误码,往往需要增加纠错编码来提高信号传输质量.低密度奇偶校验码(LDPC)具有接近香农极限的性能,其纠错能力随码字长度的增加会显著提高.对于信息段长度较大的编码,每个编码对应一个以太网帧时,其编解码效率会受到严重影响.对以太网帧的传输方法进行设计,使得不同速率和长度的以太网帧均可充分发挥编解码效率,对于提高以太网数据源的传输速率至关重要.[方法]文章在数据位宽为16 bit的LDPC(4 050,2 700)编码基础上,对千兆网业务传输方法进行设计.对各个模块之间功能进行清晰划分,在模块内部采用状态机进行设计,使得设计过程中出现的问题可以快速定位,具有很好的开发效率.在发射端设定合适的操作周期对以太网帧进行处理,通过组帧、拼包和填充随机序列等操作,使得对于不同帧长和速率的以太网业务均可自适应匹配LDPC编码模块信息段长度,使LDPC编码的效率得到充分利用.在接收端通过解帧操作即可恢复出各个以太网帧.[结果]最后,文章在XILINX的现场可编程门阵列(FPGA)板卡上对设计方案进行了实物验证,使用千兆网测试仪,对不同帧长以太网数据的传输速率进行测试,结果表明其均可达到千兆网的极限速率1 Gbit/s.对视频和文件等不同业务进行测试,均可进行传输.[结论]文章针对信息段长度大于以太网帧长而设计的以太网业务传输方法,能够适应不同长度、速率和业务的以太网数据传输,并充分发挥编/解码模块的效率,满足无线激光通信中对于高速千兆以太网业务传输的需求.

    以太网低密度奇偶校验码现场可编程门阵列激光通信高速率

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    基于信号幅度均值和方差的光信噪比监测技术

    陈芳李子凡朱彦源李伯中...
    7-11页
    查看更多>>摘要：[目的]光信噪比(OSNR)是通信系统性能优劣的重要评判依据,对于光纤通信系统,只有满足接收端OSNR大于接收机OSNR的接收容限才能保证系统稳定运行,并且接收机OSNR值越大,说明系统稳定性越好,因此对传输系统OSNR数值的监测十分重要,而OSNR的实时准确监测一直是光纤通信系统中的难题.[方法]为实现传输系统简单、高效且高精准度的OSNR监测,文章基于信号幅度直方图的均值和方差,结合深度神经网络(DNN),提出了一种高精确性的OSNR监测方案,该方案通过接收端信号幅度直方统计图不同区域的均值和方差,利用DNN提取信号幅度直方图随OSNR变化的关联特征,从而实现对系统OSNR的监测.[结果]采用该监测方案对正交相移键控(QPSK)/16正交幅度调制(QAM)/32QAM 3种调制格式的传输系统接收端OSNR进行实验监测研究,结果显示,3种调制格式信号在背靠背传输系统中,接收端OSNR估计值和实际值最大平均绝对误差分别为0.048、0.140和0.180 dB;在分别经过2 000、800和800 km光纤传输后,3种调制格式传输系统接收端OSNR估计值和实际值最大平均绝对误差分别为0.082、0.250和0.630 dB,对比不传纤系统,经过光纤传输后系统OSNR估计值平均误差不超过0.5 dB,说明该OSNR监测方案可实现传输系统性能的精准监测且不受光纤线路的影响.[结论]经实验验证,文章所提基于信号幅度直方图的均值和方差的DNN OSNR监测方法,与实际系统接收端OSNR最大误差不超过1 dB,说明文章所提方案能准确预测系统接收端OSNR值.

    光纤通信系统光信噪比监控深度神经网络信号幅度

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    基于机器学习的OTN业务时延估算方法研究

    杨刚刚邵珠贵姜先荣
    12-17页
    查看更多>>摘要：[目的]为满足时延敏感型应用场景对时延数据的时效性、准确性和完整性要求,需要实现光传送网络(OTN)端到端业务时延估算.[方法]文章分析了 OTN业务的传输特点,根据子网连接采集业务路由信息,并将业务路由中的网元(NE)、链路和交叉等基础数据离散化,得到时延估算的特征变量,提出了基于工程现网数据的时延估算模型,并采用多种机器学习算法进行了仿真比较.[结果]基于支持向量机回归(SVR)和决策树回归的时延预测结果的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为3.362 8％和1.284 9％.[结论]文章基于机器学习、结合OTN业务传输特点提出的OTN业务时延估算方法准确性高,具有广泛的应用场景.

    光传送网络时延估算机器学习

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    基于FP腔实现光纤与边缘耦合器高效对准

    赵金杨王柱天叶楠庞拂飞...
    18-23页
    查看更多>>摘要：[目的]通过集成在片上的硅基边缘光耦合器(以下简称边缘耦合器),硅光子芯片可以与光纤实现低损耗耦合.在商用硅光子芯片的封装流程中,大规模的光纤与硅光子芯片对准需求对光纤与边缘耦合器的对准效率提出了更高的要求.文章的研究目的是基于光纤端面与边缘耦合器端面之间形成的法布里-珀罗(FP)腔对光纤与边缘耦合器的对准流程进行优化.在光纤轴向(文章中表示为x轴方向)这一自由度上对光纤与边缘耦合器之间的距离进行测量后,将光纤沿该方向进行单次调节即可完成与边缘耦合器的高精度对准.[方法]文章研究了光纤端面与边缘耦合器端面之间形成的FP腔结构,建立了FP腔的反射/透射光谱与端面间距之间的物理模型.搭建光纤对准平台完成了基于FP腔测量端面之间距离的实验,然后基于FP腔测距结果,将光纤沿光纤轴向进行单次位置调整来实现与边缘耦合器的对准.[结果]实验中得到的FP腔长值与仿2真得到的理想FP腔模型腔长值的偏差小于1 μm,测得的光纤位移距离在实际位移的误差范围(±1μm)内.基于测距结果调整光纤位置后,在输出端口光纤与边缘耦合器之间的光耦合损耗为3.52 dB,与参考值(3.30 dB)的误差仅为0.22 dB.[结论]文章验证了基于FP腔实现光纤与边缘耦合器高效对准的可行性.通过FP腔实现了对光纤与边缘耦合器间距以及光纤位移的测量,测量精度为亚微米级.文章还通过实验验证了基于FP腔的测距结果,仅需对光纤进行单次位置调整即可实现与边缘耦合器的高精度对准.

    法布里—珀罗腔精确测距光纤对准边缘耦合器

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    耦合芯光纤的光时域反射效应建模及分析

    邢瑞杨志群严晖刘亚平...
    24-28页
    查看更多>>摘要：[目的]在现代通信领域,光纤因其超高的传输带宽和优良的光学特性,已成为光网络传输系统的重要传输媒介.耦合芯光纤是在一根光纤包层中集成了多个纤芯,以实现单纤数据传输能力的成倍提升.然而,纤芯数的增加也会引起附加信道损伤效应,反过来会影响光纤的传输性能和链路的通信质量.因此,研究耦合芯光纤信道效应的理论模型,尤其是厘清光时域反射过程和信道响应之间的关系,可为该类型光纤的实际链路铺设和应用提供重要参考.[方法]为了完善耦合芯光纤的光时域反射效应模型,文章首先从基本原理出发,概述了耦合芯光纤的正向传输理论和背向瑞利散射理论,详细推导了耦合模方程和瑞利散射功率的一般表达式,并给出了包括全局捕获因子在内的各个系数的定义和计算方法.在理论研究的基础上,文章还提出了一种耦合芯光纤中瑞利散射效应的建模方案,考虑到光纤端面反射对传输过程带来的影响,也给出了验证瑞利散射效应的技术路径.最后对模型仿真出的传输数据进行了处理,并参照设定参数进行了对比分析.[结果]文章构建了瑞利散射效应的仿真模型,计算了光时域反射后接收的散射功率曲线.仿真结果表明,接收的散射功率结果与设定参数大小吻合,误差在5％以内.[结论]较高的结果精度表明,文章所提模型能够有效反映耦合芯光纤中的瑞利散射效应,为使用光时域反射技术进行耦合芯光纤的精准参数测试奠定了理论基础.

    空分复用强耦合多芯光纤瑞利散射光时域反射

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    光纤振动信号的特征提取与识别方法综述

    钱君霞郭家兴
    29-37页
    查看更多>>摘要：分布式光纤周界安防系统被证明是对发电厂、变电站和电信基站等重要目标进行安全监控的有效方法,然而,这种方法很难区分不同类别的入侵行为,容易被不同种类的环境干扰误触发报警.伴随着实际需求的提升,对于周界信号识别精度有了更高的要求,新时代的周界安防系统不仅需要对各类入侵行为进行实时监控、识别和响应报警,同时还要兼具远程控制与响应、高精度入侵定位、多环境适应性、抗各种扰动和低能耗等特性.因此对入侵信号特征的有效提取及准确识别算法的研究很有必要.文章综述了光纤周界信号时域、频域及时频域结合的特征提取方法,基于向量机、神经网络及深度学习等分类识别方法,具体讨论了各类算法的原理及应用场合,并对各类算法的优劣性能进行了对比分析.

    光纤传感周界安防特征提取分类识别

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    复合绝缘子表面异常发热点识别方法

    刘垚
    38-43页
    查看更多>>摘要：[目的]为了避免复合绝缘子热故障造成的高压输电线路运行风险,文章研究了复合绝缘子表面异常发热点识别的方法.[方法]文章分析了电流发热型、电压发热型以及综合发热型3种复合绝缘子表面异常发热形式,基于分析结果,利用光纤光栅集中测温技术,将光纤光栅传感器布设于复合绝缘子附近,采用光纤光栅集中测温单元计算相应波长偏移量及温度变化值,将变化值经数字信号处理单元解析后,生成复合绝缘子热图像.之后,文章使用最大类间方差法分割复合绝缘子热图像,计算复合绝缘子热图像的平均灰度,获取最优阈值划分复合绝缘子热图像中的像素.根据复合绝缘子热图像分割结果,利用像素统计方法,统计复合绝缘子分割图像横向的行像素点,划分复合绝缘子结构区域.依据带电设备热图像诊断应用规范,结合光纤光栅集中测温原理,将光纤光栅传感器采集的复合绝缘子热图像以伪彩色呈现复合绝缘子表面温度分布情况.最后,通过目标图像各结构区域间的温度关系,实现复合绝缘子表面异常发热点的识别.[结果]实验结果表明,该方法能够准确测量复合绝缘子表面任意点温度,最大均方根误差仅为1.39％;能有效划分复合绝缘子分割图像的结构区域,各结构之间分界明显,不存在重合现象.[结论]使用文章所提方法识别高压输电线路上不同区域的复合绝缘子表面异常发热点的性能均较为理想,复合绝缘子结构区域划分效果较为优良.

    光纤光栅集中测温复合绝缘子异常发热点最大类间方差像素统计

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    硅基微环谐振器研究进展

    后林军冯松欧阳杰胡祥建...
    44-54页
    查看更多>>摘要：随着大数据需求的快速增长,电子芯片及其互连技术逐渐难以满足计算和存储系统对高速数据传输和高能效的要求.相比于传统的电子芯片,硅光子学(SiP)集成芯片拥有更低的成本、更高的集成密度以及更大的通信容量.微环谐振器(MRR)作为一种重要的光学器件,具有高灵敏度、小尺寸和低功耗等优点,被广泛应用于光学通信、光电子学和传感器等领域.MRR可用于实现高速光通信和光信号处理等应用.通过在MRR中注入光信号,可以实现光信号的滤波、调制和放大等功能,从而提高光通信的传输速率和可靠性.文章主要从不同结构和不同材料两个角度总结了目前国内外硅基MRR的研究进展.分析了常规圆形、跑道型、多环级联以及其他几种结构对MRR的应用限制和性能影响,对比了不同材料在制备MRR时的优势和不足.并针对品质因子、自由频谱宽度和3 dB带宽等影响器件性能的参数做了详细的横向以及纵向比较.通过总结MRR不同结构的特点,对比不同材料平台的优势和不足,文章为未来进一步研发更高集成度和更高性能的MRR光子器件提供了思路.随着研究的不断深入和工艺的不断进步,MRR的应用不再局限于科研领域,而将更多地进入应用领域.

    微环谐振器光通信光子器件硅光子学

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    基于MDM波导耦合方形复合腔的折射率传感研究

    许蒲城关建飞
    55-61页
    查看更多>>摘要：[目的]为了在纳米尺度下实现高灵敏度折射率传感器设计,文章提出了一种含支节的方形复合谐振腔侧向耦合金属—电介质—金属(MDM)型表面等离子激元(SPPs)波导的传感器结构.[方法]文章采用有限元法对比分析了引入支节腔前后方形谐振腔耦合MDM波导结构的透射峰谱线及谱峰位置模场分布的特点,揭示了引入支节腔后复合腔内一阶和二阶谐振模式的简并分离效应以及由此产生的具有非对称线型的四重Fano共振透射峰.通过改变谐振腔边长及支节长度等结构参数以及复合腔内填充媒质的折射率参数,计算出了透射谱线特征与谐振腔结构参数及媒质材料性质之间的依赖关系.[结果]通过分析结构参数对MDM波导透射谱峰中心波长的定量影响,文章阐明了透射谱峰波长所需满足的谐振条件以及支节腔对于不同谐振模式所具有的不同腔长增量.文章通过计算复合腔内不同填充介质对应的透射谱线,得到了谱峰中心波长随填充媒质折射率的改变呈现近似线性变化的规律,基于线性拟合结果计算出了四重Fano共振透射峰的传感灵敏度指标.[结论]计算结果表明,折射率传感灵敏度与复合腔有效腔长成正比,同时与谐振阶次成反比;当选取边长为360 nm且支节长度为210 nm的方形复合腔结构时,一阶Fano共振透射峰的传感灵敏度可达2 000 nm/RIU.文章研究结果为高灵敏度折射率传感器的设计提供了有价值的参考.

    表面等离子激元金属—电介质—金属波导方形复合腔Fano共振折射率传感器

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    基于绝缘体上硅纳米线的布拉格相移光栅

    秦志斌姚飞肖经韦启钦...
    62-65页
    查看更多>>摘要：基于金属互连的电子集成芯片串扰、延迟、散热以及功耗等问题日益凸显,已经难以满足日益增长的数据处理需求.光电集成技术作为下一代互连技术,随着其不断发展,业界对光电器件尺寸和性能的要求越来越高.[目的]为了能够兼顾布拉格相移光栅的器件大小和损耗,实现结构紧凑的相移光栅器件,文章提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)纳米线的布拉格相移光栅.[方法]文章所提布拉格相移光栅是通过光刻技术在硅纳米线上制作周期性凹槽,构造光栅结构,从而降低光信号的传输损耗.为了验证文章所提布拉格相移光栅的性能,在入射波长范围为1 400～1 600 nm条件下,采用有限元法和时域有限元法对该器件的传输模式与传输特性进行了分析研究.此外,为了能够获得最佳的布拉格相移光栅结构参数,引入Q因子作为布拉格相移光栅结构优化设计的目标参数.[结果]研究结果表明,文章所提布拉格相移光栅在波长范围为1 400～1 600 nm条件下,具有优异的波长选择性能,并且几乎没有传输损耗;Q因子最大值为159时,该布拉格相移光栅性能最佳,光栅周期N为60.[结论]文章所提基于SOI纳米线布拉格相移光栅能够兼容传统半导体制备工艺,与基于表面等离激元布拉格相移光栅相比,在制造成本和光信号传输损耗方面具有较大的优势,能够广泛应用于密集波分复用、生物传感和滤波等领域.

    相移光栅波长选择布拉格光栅绝缘体上硅

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