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“下一代超100G光接入网关键技术”专题前言

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光通信研究 2024年第1期 5-6页

作者：义理林付松年张俊文张德智贺志学 FSAN国际标准组织鹏城实验室光通信系统研究所上海交通大学上海交通大学电子信息与电气工程学院上海交通大学电子工程系上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室广东工业大学复旦大学复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室中国电信集团中国电信研究院网络技术研究所接入网络研究中心

宽带光接入网作为“十四五”信息化建设的“新基建”之一,是夯实经济社会高质量发展的“基石”。随着下一代互联网、云计算、物联网、B5G/6G、4K/8K高清视频等新兴业务的蓬勃发展,光纤接入网作为人、物和云互联互通的“最后一公里”,正...

宽带光接入网作为“十四五”信息化建设的“新基建”之一,是夯实经济社会高质量发展的“基石”。随着下一代互联网、云计算、物联网、B5G/6G、4K/8K高清视频等新兴业务的蓬勃发展,光纤接入网作为人、物和云互联互通的“最后一公里”,正在演绎一场更高速率、更大容量、更灵活和更广覆盖范围的深刻变革。层出不穷的新兴业务,使得光纤接入网的带宽需求呈现巨大的增长,业务形态更加灵活,这对光接入网通信系统的础——物理层的传输性能提出了更高的要求。单通道50 Gbit/s无源光网络(PON)标准化研究工作已基本完成,光接入系统向着更大容量、更高速率的方向发展,低成本、广覆盖、高灵活度的单通道超100G接入技术将成为下一代光接入网的研究目标,需要进一步探索新型调制与解调、机器学习先进算法、相干探测与新型多址复用等技术在光接入网的应用。

关键词：

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基于放大器优化的无中继通信系统研究

光通信研究 2024年第4期 13-19页

作者：吴俊宇敖学渊邓磊戴潇潇付松年刘陈杨奇华中科技大学光电信息学院武汉430074 深圳华中科技大学研究院深圳518000 广东工业大学信息工程学院广州510006 广东省信息光子技术重点实验室广州510006

【目的】传统无中继通信系统中需要使用分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器,而分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器均需要使用高功率泵浦激光源,并且会提高无中继通信系统光学链路复杂度。针对这一问题,文章提出了使用高功率掺铒光纤放大器... 详细信息

【目的】传统无中继通信系统中需要使用分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器,而分布式拉曼泵浦放大器和遥泵放大器均需要使用高功率泵浦激光源,并且会提高无中继通信系统光学链路复杂度。针对这一问题,文章提出了使用高功率掺铒光纤放大器(EDFA)取代无中继通信系统中的前向分布式拉曼泵浦放大器的无中继通信系统架构。【方法】文章通过VPI仿真平台建模分析比较了所提无中继通信系统架构的传输性能并进行了实时无中继通信传输实验验证。【结果】仿真结果表明,使用高功率泵浦提高信号光入纤功率能够实现传统无中继通信系统中的前向拉曼泵浦放大增益效果,并且更适合配合波分复用(WDM)技术实现更高速率的无中继通信传输。通过实验还证实了采用仅使用EDFA泵浦放大结构的无中继通信系统能够实现500 km跨度距离10 Gbit/s速率下的单通道无中继通信传输,并且在结合WDM技术的情况下,能够实现4×10 Gbit/s速率、500 km光纤链路跨度下的通信传输。【结论】文章所提仅采用EDFA泵浦放大的无中继通信传输系统架构能够极大地简化传统无中继通信系统架构,且能够基于EDFA泵浦放大布置多通道WDM系统从而提升系统通信传输的信号速率,对未来无中继通信系统结构简化以及通信速率提升具有重要的实际意义。

关键词：无中继通信实时通信 VPI仿真光纤光学掺铒光纤放大器

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太赫兹频段OFDM一体化波形的雷达探测性能分析

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太赫兹科学与电子信息学报 2024年第6期22卷 679-687页

作者：徐利民付松年彭迪秦玉文广东工业大学信息工程学院广东广州510006 广东工业大学通感融合光子技术教育部重点实验室广东广州510006

传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和... 详细信息

传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和速度两方面分析和比较了太赫兹频段正交频分复用-16阶正交幅相调制-线调频(OFDM-16QAM-LFM)、正交频分复用-二进制相移键控-线调频(OFDM-BPSK-LFM)、正交频分复用-最小相移键控-线调频(OFDM-MSK-LFM)3种OFDM一体化波形的雷达探测性能。数值仿真结果表明,OFDM-16QAM-LFM波形在太赫兹频段的距离和速度探测性能良好,但PAPR过高;OFDM-BPSK-LFM、OFDM-MSK-LFM波形采用相位调制代替幅度-相位调制,保持恒定包络特性;OFDM-BPSK-LFM一体化波形的距离分辨力不会随着子载波数量增加而恶化,但速度分辨力随着子载波数量的增加而受到很大影响,不适宜用于高速运动状态下多目标的速度检测;OFDM-MSK-LFM波形可承载更多的子载波,适应复杂场景下的多载波雷达探测需求。本文方法为不同应用场景的一体化波形选择提供了参考。

关键词：太赫兹雷达-通信一体化正交频分复用恒包络波形模糊函数

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空间激光通信与测距一体化研究

光通信研究 2024年第3期 23-30页

作者：王熹邓磊陶坤宇付森杨奇戴潇潇曹哲玮沈勤刘陈付松年华中科技大学光电信息学院武汉430074 中国信息通信科技集团有限公司光通信技术和网络全国重点实验室武汉430074 上海无线电设备研究所上海201109 上海航天技术研究院上海201109 广东工业大学信息工程学院广州510006 广东省信息光子技术重点实验室广州510006 华中科技大学深圳研究院深圳518000

【目的】随着卫星技术和通信技术的不断提高,空间激光通信与测距一体化技术也逐渐成熟。而伴随着深空探测、卫星导航等领域的进一步发展,大量的业务及应用需求对星间的通信容量和测距精度又提出了更高的要求。在综合考虑卫星荷载与功耗... 详细信息

【目的】随着卫星技术和通信技术的不断提高,空间激光通信与测距一体化技术也逐渐成熟。而伴随着深空探测、卫星导航等领域的进一步发展,大量的业务及应用需求对星间的通信容量和测距精度又提出了更高的要求。在综合考虑卫星荷载与功耗的前提下,如何在实现激光卫星高速通信的同时,完成测距并进一步提升测距精度,成为亟待解决的课题。【方法】基于双向单程测距原理,设计并实现了一种同时支持正交相移键控(QPSK)和二进制相移键控(BPSK)的相干通信与测距一体化系统,为进一步提升测距性能,又从提升时钟精度入手,通过使用差拍采样方法,使用鉴频与鉴相来获取发送时钟与接收时钟之间的频率差与相位差,以此来获取到更高的时钟精度,从而对测距值进行校正。【结果】该系统能稳定工作在接收光功率大于-48 dBm的环境,针对不同应用需求可设置不同的速率,QPSK模式下最高速率为5 Gbit/s,BPSK模式下速率分别为2.5 Gbit/s、1.25 Gbit/s和625 Mbit/s,系统测距精度理论上可达最小值53 ps,在正常通信时,使用Matlab与Vivado对测距数据进行计算处理,验证了系统测距精度小于0.1 ns。进一步采用差拍采样方法,仿真条件下,测距精度可提升至码元宽度的10^(-3)量级,达±0.36 cm。【结论】所提通信测距一体化系统能够在高速通信的同时实现高精度测距,对未来激光卫星的相关应用具有一定的实际意义。

关键词：卫星激光通信激光测距高精度一体化

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Mode-dependent dynamic gain of all-fiber FM-EDFA under various pump manipulation

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Chinese Optics Letters 2024年第2期22卷 128-134页

作者：方翼鸿张心怡黄锡恒曾研许鸥李建平付松年秦玉文 Institute of Advanced Photonics Technology School of Information EngineeringGuangdong University of TechnologyGuangzhou 510006China Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Photonics Technology Guangdong University of TechnologyGuangzhou 510006China Key Laboratory of Photonic Technology for Integrated Sensing and Communication Ministry of EducationGuangdong University of TechnologyGuangzhou 510006China

The dynamic gain of a few-mode erbium-doped fiber amplifier(FM-EDFA)is vital for the long-haul mode division multiplexing(MDM)***,we investigate the mode-dependent dynamic gain of an FM-EDFA under various manipulations of the pump ***,we numerically calculate the gain variation with respect to the input signal power,where a modedependent saturation input power occurs under different pump *** under the fixed intensity profile of the pump laser,the saturation input power of each spatial mode is ***,high-order mode pumping leads to a compression of the linear amplification region,even though it is beneficial for the mitigation of the differential modal gain(DMG)arising in all guided ***,we develop an all-fiber 3-mode EDFA,where the fundamental mode of the pump laser can be efficiently converted to the LP_(11)mode using the all-fiber mode-selective coupler(MSC).In comparison with the traditional LP_(01)pumping scheme,the DMG at 1550 nm can be mitigated from 1.61 dB to 0.97 dB under the LP_(11)mode pumping,while both an average gain of 19.93 dB and a DMG of less than 1 dB can be achieved from 1530 nm to 1560 ***,the corresponding signal input saturation powers are reduced by 0.3 dB for the LP_(01)mode and 1.6 dB for the LP_(11)mode,*** theoretical and experimental results indicate that a trade-off occurs between the DMG mitigation and the extension of the linear amplification range when the intensity profile of pump laser is manipulated.

关键词： few-mode erbium-doped fiber amplifier differential modal gain saturation input power

非线性傅里叶变换及其在光通信和超短脉冲表征领域的应用

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中国激光 2022年第12期49卷 232-251页

作者：陈方林曹怡青王雨田唐霞辉唐明付松年赵鹭明华中科技大学光学与电子信息学院武汉光电国家研究中心光谷实验室湖北武汉430074 广东工业大学信息工程学院先进光子研究院广东广州510006

非线性傅里叶变换可以将信号转换为包括连续谱和离散谱的非线性谱,其中离散谱的本征值位于复平面的上半部分。通过非线性傅里叶变换,信息被编码到信号的非线性谱中,可以实现信号和非线性积累的有效区分,从而解决标准单模光纤中出现的非... 详细信息

非线性傅里叶变换可以将信号转换为包括连续谱和离散谱的非线性谱,其中离散谱的本征值位于复平面的上半部分。通过非线性傅里叶变换,信息被编码到信号的非线性谱中,可以实现信号和非线性积累的有效区分,从而解决标准单模光纤中出现的非线性传输损伤。同时,作为新型的信号分析工具,非线性傅里叶变换还可以用于分析光纤激光器中的孤子脉冲。对于纯孤子,其非线性谱仅包含离散谱,离散谱中的本征值对应于孤子的特征,其实部和虚部分别对应于孤子的频率和幅值。非线性傅里叶变换技术为激光动力学的研究提供了新视角,从脉冲的全场信息得到脉冲的非线性谱,进而根据不同的本征值分布分离孤子和连续波背景,就可以实现纯孤子的产生。本文综述了非线性傅里叶变换的原理及其在光通信和光纤激光器领域的应用,并介绍了基于非线性傅里叶变换的“孤子蒸馏”技术。

关键词：傅里叶光学光通信非线性傅里叶变换耗散孤子光纤激光器

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偏振模色散矢量的研究

物理学报 2002年第11期51卷 2542-2546页

作者：吴重庆付松年董晖刘海涛北方交通大学理学院北京100044 北方交通大学电子信息工程学院北京100044

研究了无损光纤的密勒矩阵 ,进而得出了偏振模色散矢量的解析表达式、主偏振态对应的斯托克斯矢量的解析表达式 ,以及高阶偏振模色散矢量的解析表达式 .这些解析表达式是由光纤参数决定的 .讨论了局部偏振模色散矢量与整体偏振模色散矢... 详细信息

研究了无损光纤的密勒矩阵 ,进而得出了偏振模色散矢量的解析表达式、主偏振态对应的斯托克斯矢量的解析表达式 ,以及高阶偏振模色散矢量的解析表达式 .这些解析表达式是由光纤参数决定的 .讨论了局部偏振模色散矢量与整体偏振模色散矢量的关系 ,讨论了利用偏振模色散矢量进行偏振模色散补偿的原理 .引入了偏振模色散补偿元件的偏振模色散补偿矢量C ,具体计算了正规的非圆光波导类的补偿元件的C .从理论上证明了仅仅利用一个正规的非圆光波导类的补偿元件 ,例如一根保偏光纤或是一个双折射晶体。

关键词：偏振模色散密勒矩阵色散补偿主偏振态斯托克斯矢量无损光纤光纤通信

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相关光谱法在光纤气体传感中的应用

光谱学与光谱分析 2002年第6期22卷 912-915页

作者：付松年苏立国吴重庆董小鹏北方交通大学电子信息工程学院北京100044 厦门大学电子工程系福建厦门361005

本文提出了一种新的基于相关光谱法的光纤气体检测方案 ,在对传统相关光谱检测理论进行详细分析的基础上 ,提出了一种新的实现方案。这种方法继承了传统相关光谱法在信号检测的时候所具有的高选择性的优点 ,在调制方法上有创新 ,使得利... 详细信息

本文提出了一种新的基于相关光谱法的光纤气体检测方案 ,在对传统相关光谱检测理论进行详细分析的基础上 ,提出了一种新的实现方案。这种方法继承了传统相关光谱法在信号检测的时候所具有的高选择性的优点 ,在调制方法上有创新 ,使得利用宽带光源 (LED)在检测甲烷和乙炔等在近红外具有梳状吸收峰的气体时变得简单易行。本文对该系统进行了详尽的理论分析 ,在合理选择器材的基础上实际构建和调试了一个基于光谱检测的光纤甲烷气体检测系统。文中给出了存在干扰气体情况下检测结果。实践中干扰气体引起的信号变化相当于甲烷信号变化的 7 4 % ,已经达到国际上相关光谱检测现有的最佳值。

关键词：光纤气体传感光纤传感器相关光谱法甲烷光谱分析

基于P-OTDR分布式光纤传感中信息提取的研究

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北方交通大学学报 2003年第6期27卷 106-110页

作者：董贤子吴重庆付松年何娜北京交通大学理学院北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

在介绍了P＿OTDR分布式传感基本原理的基础上,深入研究了从测得的背向散射信号中提取出偏振态演化信息的方法.通过数字平均和解卷积提高了信号的信噪比和系统分辨率,为P＿OTDR分布式光纤传感系统的实用化提供了一定的基础.

关键词：应用光学光纤传感分布式瑞利散射光纤双折射偏振态