基于自相干相位检测的棱镜SPR传感器

论述了当前的SPR光强检测法和相位检测法,提出了一种SPR的基于光程差的自相干相位检测方法,该方法将SPR反射输出光经过共焦球面干涉仪,通过测量该干涉条纹的变化来测量引起共振的角度,从而达到测量待测物质的目的。对自相干检测法进行了完整的理论论述和公式推导,并且设计了检测方法的关键部件和检测结构。最后对该方法进行了理论模拟,在模拟数据基础上进行了误差分析。SPR自相干相位检测法能够提高检测灵敏度和准确性。

面向数据中心光互连的高速光传输技术

数据中心光互连场景可分为数据中心内部和数据中心之间2大类。对于数据中心内部光互连,利用新型调制方案、高性能光器件和高速数字信号补偿算法是提升单通道速率的主要方式;对于数据中心之间光互连,结合单边带调制和非线性补偿算法克服色散功率衰落是重要研究方向。未来数据中心的升级依赖于光电器件和数字信号处理的共同进步。

面向中短距的高速光传输技术及发展趋势

光纤通信网络是现代信息社会的重要基础设施。随着光纤损耗的降低、电—光—电转换器件性能的提升、调制技术的发展和数字信号处理的引入,光纤传输系统的容量获得了极大的提升。近年来,由于数据中心和移动通信升级的需求,光纤传输的研究热点逐步转向100 km以下基于直接检测的中短距传输场景。为此,首先回顾了历代光纤通信系统的历史演进,然后分析了直接检测系统中的限制因素,在此基础上依次介绍一维至四维自相干光检测技术的原理和系统配置,最后展望了未来相干光通信系统的低成本演化趋势。

新型光接收系统架构:应用于超大容量低成本的短距光互连

大规模数据中心等新兴网络基础设施的部署急需超大容量低成本的短距光互连系统。传统的直调直检系统拥有简单的接收机结构,但只能检测信号的强度信息,这限制了其系统容量的进一步扩展。经典的相干传输系统能够调制解调高阶信号进而实现大容量传输,但收/发端都需要昂贵的窄线宽激光器和高复杂度的数字信号处理,这阻碍了其在短距光互连中的广泛应用。新型的直接检测光接收系统旨在结合直接检测和相干检测两者的优点,弥补二者之间的研究空白。因此,新型的光接收系统架构主要基于自相干检测。介绍了新型单偏振、双偏振、少模光接收系统架构。该类新型的光接收系统不需要本振激光器且能通过直接检测恢复光场信号,实现超大容量低成本的短距光互连。

面向中短距应用的差分自相干光纤传输系统

基于4电平脉冲幅度调制(PAM4)的强度调制直接检测(IMDD)是目前中短距应用的主要解决方案之一。然而,基于高阶脉冲调制的IMDD方案检测灵敏度明显下降。另一方面,拥有更高灵敏度的标准相干检测技术又面临成本和复杂度方面的挑战。因此,自零差相干检测(SHCD)和差分检测等自相干检测方案,因其优于PAM4的性能和低于标准相干检测的硬件成本而在新一代中短距应用中具备优势。本文综述和比较自零差相干以及差分自相干检测(DSCD)系统各自的特征、优点和挑战。文中进一步针对光功率受限和光信噪比受限的不同传输场景,分析比较基于SHCD-正交相移键控(QPSK)和DSCD-差分正交相移键控(DQPSK)方案的系统性能,展示了DSCD-DQPSK系统相较其他方案在硬件成本和系统性能方面的综合优势。

基于自由空间光和光纤混合链路的多业务传输系统

本文提出了一种基于自由空间光和光纤混合链路的双向双输出多业务传输系统。在单光源条件下,该系统的下行链路可同时传输10 GHz的16PSK微波业务信号和60 GHz的4QAM-OFDM毫米波业务信号,上行链路可同时传输OOK基带业务信号和20 GHz的16QAM微波业务信号,实现了双向双输出而且可以应用于多通道。下行接收端采用自相干检测技术,光路干涉匹配良好时能够有效避免激光相位波动的影响,提高系统的接收灵敏度。采用波长重用和偏振复用技术可以实现上行传输的无光源化,为用户同时提供有线与无线的多元化服务。仿真结果表明:经600 m自由空间光和30 km光纤混合链路传输后,上行20 Gbit/s OOK输出信号的误码率远小于10-9,同速率的上行16QAM信号和下行16PSK、4QAM-OFDM数据信号的误差矢量幅度值均小于3.1%。仿真结果说明所提系统具有较好的性能表现。此外,还分析了晴天、小雾、大雾、小雨和大雨多种天气变化因素对多业务传输系统性能的影响。