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2026年第5期

专题：2025全国硕博士光通信菁英论坛
超表面光场调控技术及应用（特邀）

孙硕, 陈亮, 李进

DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.260169

摘要：超表面由亚波长人工微纳结构在二维平面上排布而成，能够通过局域散射、共振耦合、几何相位、传播相位和非局域响应等机制，对光场的相位、振幅、偏振、频率、轨道角动量及传播模式进行精确调控。与传统光学元件依赖体相器件的传播相位积累不同，超表面可在纳米级厚度的界面上实现复杂波前重构，具有超薄、轻量、易集成和多功能复用等优势。近年来，随着高效率介质超表面、宽带消色差超透镜、复振幅全息、超表面光场成像、动态可重构器件和智能逆向设计方法的发展，超表面光场调控技术已从基础波前操控逐渐拓展至成像、显示、传感、通信、隐身和光计算等多个领域。文章围绕超表面光场调控的物理机制、设计方法、关键技术及典型应用展开综述，以光场多维自由度调控为主线，重点评述代表性研究工作在相位突变、高效率介质平台、色散工程、多维复用、光场成像、增强现实显示、动态全息和精密传感等方面的进展，并梳理了不同物理机制、设计策略与功能应用之间的内在联系，分析了该领域在效率、带宽、视场、制造、动态调控和系统集成方面面临的挑战。最后，对超表面光场调控技术在智能设计、可编程平面光学、计算成像和光电融合系统中的发展趋势进行了展望。
关键词：超表面;光场调控;成像;全息显示;可重构光学

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更新时间：2026-10-21
多波段光网络发射机故障幸存信道功率重均衡（特邀）

樊英博, 李亚杰, 阮榕榕, 陈加, 张淡, 安紫奥, 张丰浩, 王伟, 赵永利, 张杰

DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.260170

摘要：目的多波段光网络中，功率瞬态是制约系统传输性能的重要因素。当发射机发生故障时，网络原有的功率平衡关系被破坏，幸存信道的功率重新分布，进而导致接收端广义信噪比（GSNR）降低以及GSNR分布平坦性下降。已有研究主要面向单链路或局部节点开展端到端参数优化，难以兼顾全网范围内光功率传播的耦合特性，网络级协同优化能力不足。方法文章针对上述问题，提出了一种基于协方差矩阵自适应进化策略（CMA-ES）的幸存信道功率重均衡方法，通过网络级协同调整拉曼泵浦参数，实现故障后幸存信道功率分布的自适应重均衡与传输性能恢复。文章基于GNPy平台建立了多波段光网络系统级传输模型，综合考虑受激拉曼散射（SRS）、跨信道非线性干扰以及信道间功率耦合等因素，将各光复用段（OMS）的泵浦频率和泵浦功率统一建模为连续高维优化变量，并以接收端GSNR均值和标准差构建综合评价函数。利用CMA-ES对参数分布进行协方差自适应更新和概率演化搜索，实现多OMS拉曼泵浦参数的网络级联合优化，从而完成故障后的幸存信道功率重均衡。结果仿真结果表明，在单节点多方向发射机故障场景下，文章所提方法能够有效恢复幸存信道的功率分布并改善传输质量。与故障状态相比，全网接收端GSNR平均提升了0.20~0.85 dB，GSNR标准差降低了0.12~0.20 dB，GSNR分布平坦性得到明显改善，目标函数平均提升了约1 dB。结论文章所提基于CMA-ES的网络级幸存信道功率重均衡方法，通过协同优化多个OMS中的拉曼泵浦参数，有效缓解了发射机故障引起的功率漂移和GSNR劣化问题，实现了GSNR均值提升与分布平坦性的同步改善，提高了多波段光网络的网络级故障恢复能力，可为故障场景下的功率重均衡提供一种高效的智能优化方案。
关键词：多波段光网络;发射机故障;功率瞬态;广义信噪比;拉曼泵浦参数

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更新时间：2026-10-21
基于多模态融合的长输管道安全监测研究（特邀）

朱程远, 蒲岩云, 杨楷翔, 杨秦敏

DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.260124

摘要：目的针对长输管道复杂场景下外部振动信号类间相似、类内波动明显以及单一模态特征难以全面表征事件差异的问题，文章提出了一种基于多模态融合的管道外部安全监测方法，以提高分布式声学传感（DAS）系统在实际运行环境中的事件识别性能。方法文章所提方法通过省级智慧管网平台DAS系统采集真实场景振动信号，将信号分别构建为原始波形、短时傅里叶变换时频图和格拉姆角场图像3种模态。针对不同模态的数据表达特点，构建多分支特征提取网络，分别利用一维卷积神经网络提取局部时序特征，利用二维卷积神经网络提取时频纹理与能量分布特征，利用视觉Transformer提取图像编码中的全局相关结构特征。在此基础上，设计跨模态注意力融合机制，对不同模态特征进行对齐、交互和融合；同时考虑实际场景中的类别不平衡与模态融合偏差问题，构建跨模态协同焦点损失函数，以增强模型对难分类样本和少数类样本的学习能力。结果真实管道外部事件识别数据集上的实验结果表明，文章所提方法训练过程收敛稳定，在管道外部事件识别任务中取得了较好的综合性能，平均精确率、平均召回率和平均F1分数分别达到0.968 3、0.972 8和0.970 5，均优于对比模型；单模态与多模态对比实验进一步表明，多模态输入能够提供更充分的判别信息，明显提升了模型对复杂振动信号的表征能力。结论文章所提方法能够有效融合原始时序、时频分布和全局相关结构信息，增强复杂背景下相似事件的可分性，为DAS管道外部安全监测与智能预警提供了一种有效的技术方案。
关键词：光纤传感;多模态;人工智能;模式识别;监测预警

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更新时间：2026-10-21
基于反谐振空芯光纤的短距光互连研究进展（特邀）

唐钰茹, 付红岩, 李超, 孙鹏, 刘子晨, 贺志学

DOI：10.13756/j.gtxyj.2026.260144

摘要：在短距光互连速率向200 Gbit/s/λ及以上演进的背景下，传统石英单模光纤互连系统在容量提升方面面临日益突出的物理约束。文章聚焦反谐振空芯光纤（AR-HCF）在高容量、低复杂度强度调制直接检测（IM/DD）短距光互连系统中的应用价值，按照单波高速支撑、跨波段传输验证、波分复用（WDM）容量扩展和密集WDM（DWDM）高密度容量验证的逻辑，总结了近年来基于AR-HCF的短距光互连代表性实验进展；并分析了其在信道、器件封装、调制格式和低复杂度数字信号处理方面的技术贡献。综述表明，AR-HCF通过降低色散与非线性，拓展了IM/DD系统在C+L波段实现高密度DWDM传输的物理边界，为太比特级短距光互连提供了低复杂度拓展路径。
关键词：反谐振空芯光纤;短距光互连;强度调制直接检测;密集波分复用;高容量传输

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更新时间：2026-10-21