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我院唐明教授课题组空分复用光纤通信技术研究新进展

作者: 时间:2018-04-04 点击数:

每年在美国召开的光纤通信会议(Optical Fiber Communication Conference, OFC)是全球光通信领域公认的最高水平、最具规模的国际性学术盛会,吸引了世界各地光纤通信领域的专家学者参会开展学术交流。在2018年3月于加州圣地亚哥召开的第43届OFC会议上,华中科技大学光学与电子信息学院唐明教授团队发表了在空分复用领域取得的新进展,从基础模型、核心器件和系统应用多方面展示了未来光传输网络的新技术和新方法,以第一作者/第一单位录用3篇论文。

在基础理论方面,课题组的博士研究生甘霖针对多芯光纤,提出了用于分析弱耦合多芯光纤中串扰的频率相关性的信道模型。如下图所示,该模型能够精确分析多芯光纤中由芯间时延、偏振模色散以及计算步长引起的串扰变化,并分析得到了影响串扰解相关带宽的主要因素。经实验验证,其提出的多芯光纤信道模型能准确分析实际多芯光纤的串扰特性并指导传输系统的设计与优化。

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在核心器件方面,课题组硕士研究生沈力针对模分复用系统中关键的复用/解复用器,研究了纤芯排列结构对其性能的影响并提出创新的优化设计。其优化结构能显著提高模式选择性,对于模式复用/解复用器的制备具有重要意义。

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在系统应用方面,课题组博士研究生汪若虚针对困扰空分复用网络的空间维度交换问题,提出并实现了一种基于多芯光纤长周期光栅的可重构芯间交换方法。通过自主研发的电弧放电刻写平台,在多芯光纤中制作了大带宽的长周期光纤光栅。利用高精度定向弯曲的方法,实现了可重构的芯间信号组播和交换功能,并在华中科技大学下一代互联网接入系统国家工程实验室的T比特级空分复用相干光传输系统中实现了实验验证。该成果获得了OFC大会文章的最高得分(Top Scored),受到了光通信领域顶级期刊IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology的约稿邀请,将在2019年1月出版的OFC特刊中详细报道相关研究成果

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在自主研究并掌握核心技术的基础上,唐明教授团队联合长飞光纤光缆股份有限公司、瑞典皇家理工学院(Kungliga tekniska högskolan)、比利时根特大学(Ghent University)、瑞典国家研究院以及上海交通大学等多家国内外研究机构,针对数据中心内以及数据中心间的短距互联应用场景在此次OFC会议上报道了多芯光纤相关传输研究进展,共合作发表3篇研究论文。如下图为在基于BiCMOS工艺实时芯片的基础上,实验演示基于10公里7芯多芯光纤的每纤芯每波长实时100G 速率短距传输。其传输距离则完全满足了数据中心内的中短距互联需求,验证了基于多芯光纤的空分复用传输系统的超大容量与可靠性。

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值得一提的是基于单模1.5微米 VCSEL激光器与2.5公里7芯多芯光纤,在没有色散补偿的情况下,实验采用离散多音调制格式(DMT)演示了总速率达到726.7 G的超高速率传输。同时基于此平台,实验进一步演示了单纤芯单波长100Gb速率PAM4调制格式的传输。基于上述两个实验演示的最新报告,展示了多芯光纤及其空分复用传输系统在以数据中心为典型代表的短距互联场景中广泛的应用前景,为未来十到二十年的光纤通信产业的升级提供了重要支撑。此两项工作同时获得了OFC大会文章的最高得分(Top Scored),并受到了光通信领域顶级期刊IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology的约稿邀请

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除此之外,由唐明教授、付松年教授领导的团队与长飞光纤光缆股份有限公司深入合作,推出的多芯光纤及其空分复用解决方案,在国际范围内也获得了广泛关注。其相关产品与解决方案获得了包括以色列巴伊兰大学(Bar-Ilan University)、意大利贝内文托大学(Università degli Studi del Sannio di Benevento)、瑞士联邦理工学院(École Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL)、瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers tekniska högskola, CTH)、瑞典皇家理工学院(Kungliga tekniska högskolan,KTH)、西班牙瓦伦西亚理工大学(Universitat Politècnica de València)、波兰 Fibrain 公司、波兰 Weefo 公司、美国Chiral Photonics 公司等科研机构与公司的广泛应用和一致认可。

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