最新刊期
      2024 年 第 卷 4 期

        光通信系统与网络技术

      • 王心怡,王晨,王凯辉,丁俊杰,朱博文,沈磊,张磊,王瑞春,闫长鹍,刘博,余建军
        2024(4): 22011001-22011006. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.220110
        摘要：【目的】随着第五代移动通信技术（5G）、物联网和云计算等信息化带宽消耗型业务的不断涌现，人们对信息高速传输的需求急剧增长。然而由于固有的非线性效应，单模光纤的传输容量已逼近香农极限，其将不再能满足人们对于超高速大容量传输的需求。解决传输容量问题成为当务之急。为了解决大容量通信系统的需求与长距离高速传输等问题，文章搭建了两模式单通道的C波段少模光纤（FMF）传输系统。【方法】在发送端，使用任意波形发生器将数字信号转换为电信号，驱动正交（IQ）调制器对光载波进行调制。调制的信号同时使用模分复用（MDM）和偏振复用（PDM）两种复用技术进行传输。为了实现1 000 km的双模信号长距离传输，文章构建了一个双循环回路系统，信号每通过一次环路都将通过一段50 km长的FMF。在传输到目标距离后，由耦合器输出到解复用模块，相干光接收机对解复用的调制信号进行零差检测。最后，存储到示波器进行离线数字信号处理（DSP）。依次对信号进行频域色散补偿、下采样、时钟恢复和最小均方算法，恢复出原始信号。【结果】文章发现，在实验中各信道光信噪比（OSNR）所处的区间内，低信噪比（SNR）情况下误码率（BER）接近理论信道结果，高SNR情况下BER为1×10－2时与理论值相差2.5 dB。文章分别测试了背靠背（BTB）和250、500、750以及1 000 km下LP11a和LP11b两种模式的BER，在所有距离下的BER均低于实验中设定的28% 冗余的低密度奇偶校验码（LDPC）的软判决前向纠错（SD-FEC）门限（5.2×10－2）。1 000 km传输后的BER分别为1.7×10－2和1.8×10－2，总净传输速率为400 Gbit/s。【结论】文章演示了32 Gbaud MDM-PDM 16进制正交振幅调制（QAM）的宽带C波段信号在1 000 km的两模式单通道FMF系统中的传输。在接收端，利用先进的多输入多输出（MIMO）DSP算法进行信道均衡，得到的两模式BER分别为1.7×10－2和1.8×10－2，均低于28%冗余的LDPC SD-FEC门限。传输结果达成了基于FMF传输400 Gbit/s的净传输速率国内纪录，并突出了FMF在大容量远距离传输方面的潜力。  
        关键词：光纤通信;模分复用;偏振复用;少模光纤   
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        发布时间：2024-08-05
      • 范润哲,杨超,罗鸣
        2024(4): 23004301-23004306. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230043
        摘要：【目的】采用机器学习的方法对30 Tbit/s（60×500 Gbit/s）奈奎斯特双偏振—16进制正交幅度调制（DP-16QAM）在G.654E光纤中传输6 300 km传输系统的传输结果进行非线性均衡，降低传输误码率（BER）。【方法】借鉴卷积神经网络的“感受野”机制，设计“卷积核”大小，根据划分采样数据构造数据集。选取并调试合适的参数构造人工神经网络。采集在C波段的不同波长、不同光信噪比和不同入纤功率发送和接收一一对应的数据，参照经典全连接神经网络结构，根据数据集数据结构来构建神经网络，并对实部和虚部分别进行网络拟合，训练完成后将测试数据集送入网络，在这3个方面分别进行计算并与传统方法进行比对。【结果】文章采用两种神经网络拟合了C波段频率在191.562 5~195.987 5 THz 60个不同波长传输条件下的传输BER，在与最大似然序列估计（MLSE）算法的对比中，网络1和网络2 BER分别平均降低了23%和41%。在数据中选择了频率为193.812 5 THz的光进行入纤功率范围为14~19 dBm的计算，网络1和网络2 BER分别平均降低了32%和52%。在不同光信噪比下，网络1和网络2 BER分别平均降低了30%和57%。【结论】引入的两种神经网络在相干传输系统的非线性均衡中都有不俗的表现。同时，网络层数和节点数会共同影响拟合结果，一般说来，增加层数和节点数可以获取更好的拟合效果，但与之对应的便是模型参数的增多、占用空间的增大和训练时间的增长，所以在应用中应考虑实际情况，在拟合效果和模型属性中进行取舍。  
        关键词：非线性均衡;机器学习;神经网络;大容量传输;人工智能;高速光通信   
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        发布时间：2024-08-05
      • 吴俊宇,敖学渊,邓磊,戴潇潇,付松年,刘陈,杨奇
        2024(4): 23000301-23000307. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230003
        摘要：【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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      • 王惠琴,支凤,陈丹,曹明华,包仲贤,段云鹏
        2024(4): 23000701-23000706. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230007
        摘要：【目的】采用随机映射以及传统星座图会导致已有光正交频分复用（O-OFDM）－索引调制（IM）系统的误码率（BER）性能无法达到最优，因此，文章基于激活子载波的最优选择以及星座图的最优旋转提出了一种分步优化信号映射方法，旨在通过分步优化信号映射方法实现O-OFDM-IM系统BER性能的改善。【方法】在发射端，首先依据信道状态信息，采用信道范数最大化准则选择最优激活子载波组合；其次，利用信道状态信息，以∂=0.5°为步长，采用穷举搜索算法得到最优星座图；之后，将通过旋转获得的最优星座图加载到激活的子载波上进行信号传输；最后在接收端利用最大似然（ML）检测算法对原始信号进行恢复来实现最小的系统错误概率。【结果】仿真表明，在强湍流、BER=10－4和调制阶数为16的条件下，采用文章所提方法后，（4，2）O-OFDM-IM系统的信噪比（SNR）降低了约1.45 dB。此外，随着湍流强度的增大，BER性能的改善更明显。如，8正交幅度（QAM）、BER=10－4时，（4，2）O-OFDM-IM系统的SNR在强湍流下降低了约1.35 dB，在弱湍流下则降低了1.2 dB。【结论】由仿真结果可知，在已知信道状态信息的前提下，文章所提方法可有效改善湍流信道下系统的BER性能。  
        关键词：索引调制;载波优化;星座设计;误码率   
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      • 贾科军,南钰桐,杨博然,魏少博
        2024(4): 23001701-23001707. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.04.230017
        摘要：【目的】符号分解技术是降低峰值平均功率比（PAPR）方法中的一种，其将光正交频分复用（O-OFDM）符号分解为PAPR较小的多个分解符号，以抑制发光二极管（LED）的非线性效应。但当O-OFDM的PAPR较大时产生的分解符号较多，降低了信息速率和误码率（BER）性能。【方法】文章提出了一种预编码O-OFDM自适应符号分解串行传输（PCO-OFDM-ASDST）方案，采用预编码降低O-OFDM符号的PAPR，从而减小了自适应符号分解的平均符号分解次数。在多径信道下推导了理论信噪比（SNR）表达式，并采用蒙特卡洛仿真分析了PAPR、BER和信息速率性能。【结果】结果表明，在非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）系统4阶正交幅度调制（QAM）下，PCO-OFDM-ASDST在BER为10－4的情况下，其符号功率比自适应符号分解串行传输（ASDST）低7 dB；64QAM下，当符号功率为20 dBm时，可以提高10 Mbit/s的信息速率。【结论】PCO-OFDM-ASDST比ASDST系统具有更优的BER和信息传输速率等性能。  
        关键词：可见光通信;光正交频分复用;预编码;峰值平均功率比;符号分解   
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        发布时间：2024-08-05
      • 陈志轩,蔡炬,张洪波,张敏,蒙建宇,张倩武
        2024(4): 23004701-23004705. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230047
        摘要：【目的】在长距离光通信系统中，由于克尔非线性、色散和放大自发辐射噪声之间的相互作用，使用传统的数字信号处理（DSP）来补偿光纤非线性损伤十分困难。机器学习算法可以用于在传统DSP的基础上对信号进行进一步处理，以缓解光纤非线性损伤并提高长距离光纤传输系统的性能。【方法】为了更好地补偿光纤传输中色散和非线性损伤，文章将传统的数字反向传播（DBP）算法和深度神经网络（DNN）相结合，将DBP中的线性步长和非线性步长作为一个神经元，即将线性步长看作DNN的权重矩阵，非线性步长看作激活函数，并将DSP作为DNN的静态层，提出了一种基于DNN的自学习DBP（LDBP）算法。【结果】为了验证文章所提算法的可行性，在单通道偏振复用16阶正交幅度调制（QAM）的光传输系统中进行了仿真。综合数值仿真结果表明，与线性均衡相比较，每跨一步的LDBP算法将最佳发射功率从－2 dBm提高至1 dBm。同时，与相同计算复杂度的DBP算法相比，LDBP算法在1 200 km的传输距离下，信噪比（SNR）提高了0.82 dB。此外，与线性均衡和相同计算复杂度的DBP算法相比，LDBP算法所对应传输系统的SNR随着传输距离的增加，下降速度更加缓慢，并且该算法可以在无需预知链路参数的情况下工作，具有普适性和鲁棒性。【结论】文章所提LDBP算法与传统DBP算法相比，更加适用于实际的长距离相干光通信系统。  
        关键词：色散补偿;非线性损伤补偿;深度神经网络;自学习数字反向传播   
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        发布时间：2024-08-05
      • 韩颖,张旭,于明鑫,庄炜
        2024(4): 23003201-23003208. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230032
        摘要：【目的】针对复杂外界环境所致的光纤布拉格光栅（FBG）光谱信号基线漂移问题，文章提出了一种基于改进的长短期记忆（LSTM）模型的光谱基线校正方法。【方法】改进的LSTM模型由卷积神经网络（CNN）、全连接层和LSTM网络组成。CNN与LSTM模型相比，改进的LSTM模型利用CNN提取FBG光谱信号的特征信息。文章使用仿真数据集和实测数据集对改进的LSTM模型进行训练。仿真数据集由特征噪声、基线和FBG光谱组成。分别使用小波软阈值法、惩罚最小二乘法、循环神经网络（RNN）法、LSTM法和改进的LSTM法进行基线校正。使用FBG传感信号存活率和均方根误差（RMSE）对5种方法的校正结果进行评价。【结果】使用仿真数据集对LSTM模型进行训练与测试，改进的LSTM模型将FBG传感信号存活率提高了60.8%。采用仿真数据集对模型进行预训练后，再将使用实测数据集对经过预训练的模型进行训练得到的改进LSTM模型与直接使用实测数据集训练的模型相比，改进的LSTM模型具有更好的校正效果。FBG光谱的RMSE降低了10.95%，RMSE的标准差降低了4%。使用改进的LSTM模型对FBG光谱实测数据集进行校正，FBG传感信号存活率提高了50.5%。与小波软阈值法、惩罚最小二乘法、RNN法和LSTM法相比，改进后的LSTM模型具有更好的校正效果，RMSE的均值和标准差分别为0.012 2和0.002 4。解调中心波长的RMSE为0.036 pm，并且基线校正过程只需9.68 ms。【结论】改进的LSTM模型是一种有效的基线校正方法，在复杂外部环境下具有广阔的应用前景。  
        关键词：光纤布拉格光栅;光谱基线校正;改进长短期记忆模型;深度学习   
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        发布时间：2024-08-05
      • 陈克峰,吕建新,彭阳,汪俊奇
        2024(4): 22010501-22010505. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.220105
        摘要：【目的】针对采用遥泵技术的超长距光传输系统传输距离受限问题，文章提出了100与200 Gbit/s业务混合传输的单跨无中继传输系统，实验在不考虑色散等其他因素的影响下，通过调整系统入纤功率和系统中遥泵增益单元的位置来测试系统最大跨段损耗。【方法】实验中关键放大技术主要为遥泵、掺铒光纤和拉曼放大技术，在传输中应用掺铒光纤放大器、拉曼放大器和遥泵增益单元对系统中光信号进行无中继放大，并通过调整遥泵增益单元的放置位置来进一步提升中继传输距离，实验采用能够更好提升遥泵放大增益的遥泵旁路接入方式。【结果】实验采用3种不同的模块共9个业务波，分别使用200 Gbit/s偏振复用—正交相移键控（PM-QPSK）、100 Gbit/s PM-QPSK和200 Gbit/s 偏振复用—16正交幅度调制（PM-16QAM）调制格式，采用损耗为0.17 dB/km的G.654b超低损耗光纤搭建传输实验，并最终实现了总容量为1.5 Tbit/s、跨段损耗达到75 dB的单跨超长距传输。【结论】结果表明，通过设置最佳的入纤功率和调整遥泵增益单元的位置可以提升系统传输距离，实验结果为搭建基于遥泵技术的超长距光传输系统提供了参考价值，对基于遥泵技术的无中继传输发展提供了参考数据。  
        关键词：超长距光传输系统;遥泵技术;无中继传输   
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        发布时间：2024-08-05

        光纤光缆技术与应用

      • 杨松岩,何巍,张钰民,刘砚涛,马思琪,杨竞泽
        2024(4): 23000801-23000806. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230008
        摘要：【目的】针对表面等离子体共振（SPR）光子晶体光纤（PCF）温度传感器制作难度较大的问题，文章提出了一种D型结构PCF温度传感器，对其空气孔微结构及排布进行了设计，并采用在光纤抛光表面涂覆金层的方法来激发光纤SPR。【方法】采用乙醇作为温敏材料，将温敏效应作为温度传感机制，达到温度传感的效果。采用有限元分析方法分别对金层厚度和光纤椭圆空气孔尺寸进行仿真，分析不同条件下纤芯模式与表面等离子模式之间的耦合特性，优化传感器结构。【结果】对传感器温度特性进行仿真，在－80~80 ℃范围内，传感器温度灵敏度为3.4 nm/℃，线性度优于0.969 63。【结论】文章所设计的温度传感器具有较宽的温度检测范围和良好的灵敏度与线性度，可应用于工业、农业和医学等领域的温度实时监测。  
        关键词：温度传感器;光子晶体光纤;表面等离子体共振;有限元法   
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        发布时间：2024-08-05
      • 邵伯成,黄勇林
        2024(4): 23001101-23001105. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230011
        摘要：【目的】针对光纤布拉格光栅（FBG）传感时温度和应变的交叉敏感问题，文章对少模光纤（FMF）-FBG各个模式温度和应变的响应特性进行了研究，提出了一种四模FBG的温度和应变双参量传感器。【方法】FMF内可以同时传输基模和少数几个高阶模，兼顾单模光纤（SMF）低模式色散和多模光纤低非线性的优势，可以同时用于多个物理量的传感。通过分析FMF-FBG中LP01模式在不同温度下应变的光功率灵敏度的不同，结合该模式下波长与温度和应变都有良好的线性度，从而实现了FMF-FBG的温度和应变双参量传感。【结果】研究结果表明，文章所提传感器可以较好地解决FBG传感时温度和应变的交叉敏感问题。【结论】相比于SMF-FBG，FMF-FBG同时拥有几个不同模式的反射峰，不仅可以解决温度和应变的交叉敏感问题，还可以大大提高传感的精度和稳定性，在新型传感领域有着很好的应用前景。  
        关键词：光纤传感技术;少模光纤布拉格光栅;模式;双参量传感   
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        发布时间：2024-08-05
      • 钱敏,桂林,连枭轩,丁美琪,王炼栋
        2024(4): 23014201-23014206. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230142
        摘要：【目的】为了提高光纤布拉格光栅（FBG）传感系统中反射光谱中心波长与外部环境变量之间的线性拟合度，文章提出了使用粒子群优化的高斯过程回归模型应用于FBG应力传感领域。【方法】针对FBG的反射光谱特性，文章研究了对于FBG传感系统在光谱拟合中线性拟合度的影响，通过粒子群算法去寻找高斯过程回归模型中的最优超参数以提升对反射光谱中心波长的预测性能。文章搭建了FBG应力传感实验平台，将FBG铺设在强度梁上，在等强度梁一端施加不同重量的砝码对FBG产生轴向应变，通过光谱仪采集反射光谱数据并使用文章所提模型进行线性拟合分析处理，将未优化的高斯过程回归模型、最大值法、高斯拟合法和质心法得到的结果作为对照组。【结果】结果表明，在掺铒光纤放大器输出功率为10 dBm、传输光纤距离为50 m、光谱仪采样点个数为501的条件下，反射光谱中心波长与砝码重量之间的线性拟合度均优于对照组，文章所提模型的线性拟合度最高能达到0.951 9，相较于对照组均有所提升。在501、251、167和126点的光谱采样点条件下，文章所提模型能将系统的线性拟合度提升到0.990 0，相较于最大值法最大提升了0.258 7。【结论】分析结果表明，使用粒子群优化的高斯过程回归模型能够有效提高FBG应力传感系统的线性拟合度。  
        关键词：光纤布拉格光栅;高斯过程回归;粒子群算法;线性拟合度   
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        发布时间：2024-08-05

        光电器件研究与应用

      • 胡志涛,王柱天,欧阳越华,黄龙鑫,庞拂飞,叶楠,宋英雄
        2024(4): 23004501-23004505. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230045
        摘要：【目的】随着光通信技术的快速发展，工作在传统通信窗口的光通信系统未来可能会面临通信“波段紧缩”的状况。而在2 μm波段，空芯光子带隙光纤的损耗可以低至0.2 dB/km，掺铥光纤放大器（型号为CTFA）在2 μm波段的增益峰值可达30 dB，这些高性能器件的出现使得2 μm波段有缓解通信“波段紧缩”的潜力，同时也对制作难度小且利于大规模生产的2 μm波段硅基光电探测器提出了需求。硅基光电探测器的工作波段扩展主要方案有采用具有可调谐带隙的Ⅲ-Ⅴ族材料、引入低带隙宽度材料作为吸收区和利用吸收区材料在2 μm波段新的光吸收机制等。而Ge具有非常高的双光子吸收（TPA）系数（1 225 GW/cm@2 μm），并且Ge-on-绝缘体上硅（SOI）光电探测器结构兼容标准硅光器件制作工艺，具有制作难度较低和成本较低的优势，是2 μm光电探测器的一种较优方案。文章的研究目的是验证Ge-on-SOI光电探测器利用TPA这一特殊光吸收机制实现2 μm波段光电探测的可行性。【方法】文章基于Ge材料在2 μm波段较高的TPA效应产生电流的物理机制实现了2 μm波段的光电探测。理论上，对Ge材料通过TPA效应产生的光生电流大小进行了分析与讨论；在实验上，基于片上硅基器件有源测试系统对商用波导型Ge-on-SOI光电探测器的光输入端（光栅耦合器）施加经过掺铥光纤放大器放大后的高功率2 μm波段输入光，并调整光纤与光栅的对准以及输入光偏振态以尽可能减少输入光传输到Ge吸收层的损耗，最终通过探针获取探测器的TPA光生电流。【结果】在功率为21.9 dBm的2 μm光信号输入下，该商用波导型Ge-on-SOI光电探测器在2 μm波段产生了高至651 nA的TPA净光生电流，并近似获得了>10 mA/W的响应度。【结论】文章验证了通过Ge材料TPA效应实现2 μm波段光电探测器的科学可行性，为基于TPA的2 μm波段Ge-on-SOI光电探测器的设计提供了实验支撑。  
        关键词：2 μm波段;双光子吸收;Ge-on-绝缘体上硅光电探测器   
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        发布时间：2024-08-05
      • 刘英见,刘航宇,蒋凯,魏仁杰,孙宝瑞,叶楠,王亮
        2024(4): 23005001-23005006. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230050
        摘要：【目的】单光子探测以及单光子测距系统在三维成像和超远距离空间遥感等方向有着广泛的应用。然而，由于器件本身的限制以及太阳光的背景噪声等因素，其应用场景大多处于夜间状态。【方法】文章通过改进传统激光雷达系统，使用全光纤光学系统，利用超窄带宽光纤滤波，大大提高了系统的稳定性，配合机械运动控制实现了超大视角和超高分辨率，且为可以在日间和雾天等光学环境恶劣环境下工作的单光子成像系统。同时，文章所提改进激光雷达系统基于大气穿透性好、传输损耗低的1 550 nm波段进行设计，提升了在雾天以及雨天的工作能力。【结果】文章所提系统在能见度为500 m左右的雾天状态实现了1.6 km外物体的三维成像，其成像距离是当时能见度的3倍。配合超高分辨率的时间/数字转换器，并根据激光雷达系统的系统响应函数构建模型，利用最小化负对数似然函数对直方图的强度信息和距离信息进行优化，可以大大提升距离分辨率，相比于最大值法得到的0.05 m的距离分辨率，文章所提系统结合最小化负对数似然函数方法将距离分辨率提升到了0.006 m。同时通过对图像进行正则化处理来抑制光子技术的涨落对成像效果的影响，以此来消除图片中的噪点。【结论】基于1 550 nm的全光纤激光雷达系统具备很强的机械稳定性，具备在恶劣天气工作的能力，在远程遥感测绘、地面及车载激光雷达等领域具备极大的应用价值。  
        关键词：单光子探测;激光雷达;光子飞行时间;短波红外   
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        发布时间：2024-08-05
      • 张子娇,刘万泉,张旭,吕峥,庄炜
        2024(4): 23002601-23002606. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230026
        摘要：【目的】光纤光栅传感系统的光源为系统提供能量，稳定且连续的光源对于整个解调系统的应用至关重要。当将调制光栅Y分支（MG-Y）激光器作为光纤光栅解调系统的光源时，需解决MG-Y激光器难以在所需特定波长范围内快速获得稳定且连续的波长调谐问题。【方法】为实现MG-Y激光器快速获得稳定且连续的波长，文章提出了K均值（KMeans）聚类模型，并将其运用到MG-Y激光器快速获取高质量电流－波长查找表（LUT）的构建方法中。【结果】通过KMeans聚类模型方法结合MG-Y激光器调谐特性，可以快速获得构建LUT中相位调谐区域内最优调谐参数曲线的质心点，消耗时间约18.26 s，再依据MG-Y激光器自身的左、右和相位的调谐特性，采用均匀插值的方法来实现MG-Y激光器的波长精细调谐。使用KMeans聚类模型得到全调谐范围LUT，按照一定间隔筛选得到目标LUT。激光器按照该目标LUT下发命令的输出波长，实测波长的均值与目标波长的误差绝对值的均值为0.18 pm，误差绝对值的标准差为0.52 pm。从而可将MG-Y激光器作为光纤光栅传感系统的稳定光源来使用。【结论】经实验验证，传统的人工完成寻找每个相位调谐区域找到质心点的用时至少需要。30 min。通过KMeans聚类模型方法，完成同样操作，能大幅缩短寻找质心点的时间。并且通过该方法可控制MG-Y激光器实现输出准连续调谐的稳定波长。  
        关键词：调制光栅Y分支激光器;K均值聚类;连续调谐;查找表   
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        发布时间：2024-08-05
      • 谢雅婷,洪艺涵,张翼,曾志红,卢益民
        2024(4): 23013101-23013105. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230131
        摘要：【目的】为了解决偏振不敏感光分束器带宽受限问题，文章提出了一种基于氮化硅（Si3N4）波导的超宽带偏振不敏感光分束器。【方法】所提光分束器采用绝热耦合波导结构设计，可在1 400~1 700 nm波长范围内实现横电（TE）模式和横磁（TM）模式的光均匀分束（光学带宽为300 nm）。【结果】在工作波长范围内，TE和TM模式的损耗分别小于0.10和0.15 dB。而且文章所提光分束器的结构尺寸小，仅为60.00 μm×2.75 μm，便于实现大规模集成。此外，文章还研究了所提光分束器各结构参数对器件性能的影响。【结论】仿真结果显示，各结构参数在±50 nm的范围内变化时，对光分束器的性能基本没有影响，表示该超宽带偏振不敏感光分束器具备较大的制备容差，易于制备。  
        关键词：氮化硅波导;光分束器;偏振不敏感   
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        发布时间：2024-08-05
      • 郜轩,曹珍,张莉莉
        2024(4): 23001401-23001405. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230014
        摘要：【目的】在50 Gbit/s 小型可插拔（SFP）56光模块的实际生产测试过程中，测试需搭配的仪器设备较多，测试仪器孤立使用，且测试过程复杂，调试与测试分开进行，这些问题使得光模块测试的时间延长，效率较低，给测试人员带来诸多不便，同时也无法保证测试产品的一致性。为提高光模块的调试和测试效率，降低测试人员的工作难度，文章设计了SFP56光模块自动化测试系统。【方法】文章所提测试系统使用Python语言，利用其强大的第三方库，如VISA、pyserial库等设计，该系统可在Windows操作系统下使用。【结果】该系统可对光模块进行调试和自动化测试，使测试仪器可并行使用，减少了时间和资源的浪费。也可以根据测试需求对光模块进行分步测试，在很大程度上提高了产线中光模块调试和测试的效率，也降低了对测试人员的要求。经验证表明，与传统光模块测试相比，每只光模块的测试时间降低了约70 s，大大提高了光模块的测试效率。在光模块测试中避免了人为操作带来的结果偏差，能够保证产品的一致性。【结论】与目前市面上比较流行的使用Labview语言设计的光模块自动化测试系统相比，文章所提系统可拓展性更强且更方便升级维护，其可拓展为100、200、400及800 Gbit/s等高速率的光模块测试系统，为后续高速率光模块的测试打下了技术基础。  
        关键词：小型可插拔;python;自动化测试   
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        发布时间：2024-08-05

        无线通信技术

      • 毛嘉智,芦启超,陶理,李仁杰,程通
        2024(4): 24000801-24000805. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240008
        摘要：【目的】E/W波段毫米波频率覆盖60~110 GHz，频带资源丰富，具备大容量传输的潜力，与激光相比，E/W波段毫米波波束较宽，兼具方向性、抗干扰性和易于对准的优势，是海上远距离无线通信极具发展潜力的频段。然而，大气吸收和海面多径等近海面信道特征制约了E/W波段毫米波传输距离，导致E/W波段毫米波近海面传输存在瓶颈。文章聚焦海上远距离毫米波无线传输方向，运用微波光子技术提出了超宽带毫米波调制解调和变频系统结构，提高了毫米波变频和调制解调性能，进而研究近海面远距离传输系统中最优高阶调制格式，实现了大容量远距离传输。【方法】针对远距离通信系统中功率放大器会给信号带来非线性失真的问题，文章分析了固态功率放大器非线性特性对幅度相位调制（APSK）和正交幅度调制（QAM）等高阶调制格式性能的影响因素。研究了16APSK信号的最优分布方式、欧式距离和内外径比例，还通过等效功率实验测试，对比分析了16QAM和16APSK信号的抗非线性性能。【结果】实验证明，相对于QAM格式，APSK格式更加适用于远距离传输系统。【结论】文章基于16APSK格式，通过等效功率验证，实现了16 Gbit/s和等效34 km的远距离传输性能指标，为海上大容量远距离传输提供了高价值的技术手段。  
        关键词：微波光子;毫米波;近海面;高阶调制格式   
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      • 李明春,李明,王素椅
        2024(4): 23014601-23014604. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230146
        摘要：【目的】无线网络设备故障诊断的意义在于帮助解决网络连接问题，提高用户体验，确保网络的稳定性和可靠性，然而现有方法的准确率有待进一步提高。【方法】针对该问题，文章在卷积神经网络（CNN）－门控循环单元（GRU）网络结构中引入了注意力机制，提出了一种基于CNN-GRU-Attention网络结构的无线网络设备故障诊断方法。【结果】相较于其他方法，文章所提方法在仿真实验中模型的准确率从91%提升到了98%，提升效果明显。【结论】文章所提方法提高了无线网络设备运营的质量和效率，提升了网络容量、功能以及可靠性，满足了人们日益增长的无线网络通信需求。  
        关键词：无线;故障诊断;准确率;注意力机制   
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      • 成院波,查海朋,保贤,张昆,陆文强
        2024(4): 22008101-22008107. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.220081
        摘要：【目的】作为光信号发生器，发光二极管（LED）在可见光通信（VLC）系统中的关键作用不可忽视。然而，LED的静态非线性和频率响应问题经常引发VLC系统的信号失真和性能下降，迫切需要寻找创新的补偿方法。基于此，文章提出了一种前瞻性的解决方案。【方法】文章采用预失真方法进行VLC系统的非线性估计和补偿。文章详细分析了当前已有的相关解决方案，并将焦点放在LED非线性建模上，提出了一种基于幅度分解多项式（AFP）的自适应预失真器，旨在有效地弥补LED的非线性。【结果】数值仿真表明，文章所提方案在误码率（BER）、幅度调制/幅度调制（AM/AM）矫正和星座图性能方面表现出色。相对于传统的记忆多项式，文章所提方法具备更高的建模精度，归一化均方误差性能降低了15 dB以上。【结论】文章证明了基于AFP的自适应预失真器作为LED非线性补偿的有效性，提高了VLC系统的性能，而且为解决LED的静态非线性和频率响应问题提供了可行的解决途径。  
        关键词：可见光通信;发光二极管;非线性失真;记忆效应;自适应预失真   
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        发布时间：2024-08-05
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