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2026年第1期

光通信系统与网络技术
有限波长转换全光脊叶数据中心网络设计

杨可歆, 黄婷婷, 周鹏, 李鑫, 闫颖, 李泳成

DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.240241

摘要：目的全光脊叶（AOSL）数据中心网络（DCN）采用由多级波长选择开关（WSS）级联的架构，波长易在WSS的端口处出现冲突，导致光通道建立失败，从而严重影响了网络的频谱使用效率。为解决这一问题，可以在其脊层WSS的输入端口处放置包含若干个可调谐波长转换器（TWC）的模块，进行任意波长之间的转换，提高网络灵活性。然而，这将导致AOSL DCN的组网成本极大增加。为此，文章希望通过提出有限波长转换AOSL DCN架构在网络性能与组网成本之间找到平衡。方法文章提出了两种有限波长转换方案，包括部分端口允许波长转换和部分波长允许转换。其中，部分端口允许波长转换是只在部分脊层WSS前放置TWC模块，且各模块均可实现全波长转换；而部分波长允许转换则在全部脊层WSS前放置TWC模块，且各模块仅允许特定波长转换。此外，文章也针对这两种网络架构的静态光通道业务部署问题，提出了相应的路由、波长和时隙分配（RWTA）算法。结果仿真结果表明，文章提出的两种网络架构都能在总业务完成时间（TCT）和总WSS重配次数等方面获得接近具备全波长转换能力的AOSL DCN性能。结论文章所提有限波长转换AOSL DCN在降低组网成本的同时有效保障了网络的性能。
关键词：数据中心;波长交换网络;波长转换;路由、波长和时隙分配

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更新时间：2026-03-03
差分调制及相干OFDMA-PON系统相位噪声补偿

刘紫玥, 李正璇, 杨勤尧, 高奇, 王梁, 宋英雄

DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.240177

摘要：目的针对多用户的相干光系统上行链路传输场景，文章为提升差分调制在该场景下的可行性，提出了两种改进后的差分方案。方法基于16阶差分幅度相移键控（DAPSK）调制能够在准稳态下的正交频分复用（OFDM）传输帧内自动消除相差的特性，文章提出了一种采用不同阶差分相位联合调制的方案，并引入扰码器进一步提升了系统性能。结果仿真结果表明，在100 Gbit/s的传输速率下，相比于16DAPSK调制，差分相位联合调制方案和结合扰码器的差分相位联合调制方案分别为系统带来了约2和3 dB的灵敏度提升。结论文章所提两种调制方案的误码率（BER）性能优于原始方案，提高了数据传输的可靠性。
关键词：正交频分复用;差分幅度相移键控;相位噪声补偿;线宽容限

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更新时间：2026-03-03
基于阵列波导光栅的灵活多TWDM-PON系统设计

鹿辉, 刘逢清, 赵翔宇

DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.240146

摘要：目的为了解决目前时分波分光网络存在的负载不均衡、资源效率低、流量地域和时域分布周期性涨落导致的“潮汐效应”等问题，文章提出了基于阵列波导光栅（AWG）的灵活多时分波分复用（TWDM）-无源光网络（PON）系统方案。方法该系统结合固定与可调波长激光器，利用AWG的路由特性，根据网络负载实时调整各PON的分配带宽，在实现波长资源灵活分配的同时保持了光分配网络的无源性。结果系统实现了波长共享和资源的高效分配，能满足不同用户对带宽的多样化需求。仿真结果表明，在单波长传输速率为10 Gbit/s时，下行传输功率预算超过34 dB，并且最大传输距离为30 km时系统分支比可达1∶512。结论文章所提设计方案不仅能有效提升资源利用率、优化网络传输性能，还兼顾了系统部署经济性与可靠性，可适配4K/8K超高清视频和云计算等多样化高速业务需求，为下一代光接入网络应对流量分布不均问题提供了可行技术路径，具备良好的实际应用价值。
关键词：时分波分无源光网络;阵列波导光栅;波长共享;波长路由

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更新时间：2026-03-03
基于轨道角动量的高维贝尔态产生

寇芸洁, 范亚男, 朱雁兵, 尚佳奇, 王斐然

DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.240144

摘要：目的量子通信是一种具有广阔应用前景的新型通信方式，其与经典的信息科学技术相结合，具有无条件安全性以及对信息的高效传输等特性，是当今通信领域的研究热点。高维量子纠缠通常具有很强的非局域性，能够更好地保障量子通信过程中的安全性，在量子通信和量子计算中扮演着至关重要的角色。为了满足量子信息科学对高维量子纠缠态的需求，文章提出了一种基于光子轨道角动量（OAM）的高维贝尔态产生方法，能够高保真度地生成所需的完备贝尔态基矢。方法文中首先研究了光子OAM的自发参量下转换（SPDC）过程，并进一步利用遗传算法（GA）对泵浦光的量子态进行优化，以获得所需的高维最大纠缠态。文章详细分析了拉盖尔高斯（LG）光束的特性，并探讨了其在SPDC过程中的应用，通过优化泵浦光的各参数，在三维、四维和五维空间中产生了最大纠缠态。结果通过空间模式光谱分布对比表明，优化后的纠缠态与目标态具有更高的保真度。此外，通过模拟产生16个贝尔态，验证了生成的量子态能构成四维希尔伯特空间的完备基。结论文章所提方案不仅实现了高维纠缠态的有效产生，也使更长距离的量子通信，甚至在全球范围内实现量子通信系统成为可能。而且为量子通信和量子计算领域中的高维纠缠态的应用提供了新的途径，对推动量子信息科学的发展具有重要意义。
关键词：量子通信;光子轨道角动量;高维纠缠态

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更新时间：2026-03-03