基于少模光纤的多维复用高频谱效率光传输机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61275069
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

With the expansion of optical network scale, system capacity, various service, flexible applications, and diversified demands, it is quite challenging to seek novel ultra-high speed optical transmission mechanism for next-generation ultra-high speed, ultra-long distance, ultra-high capacity (3U) optical network. In this project, we innovatively propose a multi-dimension multiplexing based high spectral efficiency (SE) optical transmission mechanism using the few-mode fiber. Those various modes within the few-mode fiber can be treated as multiple independent transmission channels, while the proposed mode-division multiplexing (MDM) structure is compatible with the current dense wavelength-division multiplexing (DWDM) and polarization-division multiplexing (PDM) technique. Thus the proposed transmission mechanism can satisfy the ever-increasing bandwidth demand and drive the optical communication systems to higher capacities. This project will carry out a comprehensive investigation from the design and fabrication of the few-mode fiber, coherent receiver to multi-dimension multiplexing optical transmission experiment. The deliverable results include a new few-mode fiber with low mode coupling, large differential group delay (DGD) and large effective area, which can simultaneously support four-mode transmission without impairments due to fiber nonlinearity. Using the few-mode fiber, one mode channel is used to transmit multi-dimension multiplexing based high-speed optical signal, while another mode channel is used to carry the continue wave (CW) local oscillator (LO) signal. Then, we can implement non-LO coherent receiver and subsequently costly tunable laser source with narrow linewidth can be saved. Next, using optic multi-input multi-output (MIMO) technique and spectral shaping theory, we can equalize the crosstalk among mode channels and transmission impairments among signals in those modes. Finally, we can experimentally demonstrate four-wavelength multi-dimension multiplexing 100Gpbs quadrature phase shift keying (QPSK) transmission over 100km few-mode fiber, within only 25GHz wavelength spacing. The SE of our transmission system can reach as high as 16 bit/s/Hz.
随着光通信网络规模不断扩展、容量快速增长、业务日益丰富、应用愈加灵活,寻求新型高效大容量光传输机理已成为未来光网络面临的重大挑战。本项目创新性地提出一种基于少模光纤的多维复用高频谱效率光传输机制,利用不同模式作为相互独立的信道传输多路信号,同时兼容密集波分复用和偏振复用技术,提升光传输的系统容量和频谱效率。本项目从少模光纤设计与制备、相干接收到多维复用光传输系统实验三个方面展开研究,研制能够支持传输包括基模在内的4个模式,具有低模间耦合、大群时延和有效面积的少模光纤。利用少模光纤,一路模式信道承载多维复用高速信号,另一路模式信道传输本振光,实现多维复用高速信号非本振相干接收。利用光学MIMO技术和频谱整形理论均衡模式信道串扰和信号传输损伤,最终在25GHz波长信道间隔条件下,实现4波长多维复用100Gbps QPSK信号在100公里少模光纤上无误码光传输,频谱效率达到16bit/s/Hz。

结项摘要

以解决超高速光传输的多维复用问题为核心,研究光传输中模式复用基础理论与关键技术,实现基于少模光纤包含密集波分复用、偏振复用、模式复用的多维复用光传输系统。在基金支持下,研究内容涉及模分复用器的设计和性能测试、传输用少模光纤的设计和特性测试、模分复用光传输系统的实验探索等方面。首先,研制出能够支持包括基模在内的三个模式,模式间具有较大的有效折射率差值保证较低的模间耦合,同时具有较大群时延的椭圆芯少模光纤,并发现这种特种少模光纤在模式操控,光纤传感,短距互联上的新应用。开发了支持偏振复用信号的基于硅基液晶的模分复用器,发现硅基液晶具有寄生的强度相关损耗。利用两模光纤,实现多维复用高速信号非本振相干接收方案,从而避免在接收端使用昂贵的窄线宽可调激光器。开展了12个空间和偏振模式的复用传输实验,高级编码调制TCM-8PSK在模分复用系统中可以表现出较好的编码增益,相比QPSK调制在硬判决阈值处可获得1.93 dB的OSNR增益。传输结果表明,在长距离光传输系统中模式相关损耗直接影响到系统的稳定性和误码率,使用少模光放大器时需要对各模式提供相同的增益。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Optimization of few-mode-fiber based mode converter for mode division multiplexing transmission
模分复用传输中基于少模光纤的模式转换器的优化
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2013.05.016
  • 发表时间:
    2013-10
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    M. Zhang;M. Tang;P. Shum;Deming Liu
  • 通讯作者:
    Deming Liu
Design and fabrication of elliptical-core few-mode fiber for MIMO-less data transmission
用于无 MIMO 数据传输的椭圆芯少模光纤的设计和制造
  • DOI:
    10.1364/ol.41.003058
  • 发表时间:
    2016-07-01
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Liang, Junpeng;Mo, Qi;Liu, Deming
  • 通讯作者:
    Liu, Deming
Analytical Investigation on Self-Homodyne Coherent System Based on Few-Mode Fiber
基于少模光纤的自零差相干系统解析研究
  • DOI:
    10.1109/lpt.2013.2288332
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    IEEE Photonics Technology Letters
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhang, Minming;Tang, Ming;Shum, P.;Liu, Deming
  • 通讯作者:
    Liu, Deming
Mode-dependent characteristics of Rayleigh backscattering in weakly-coupled few-mode fiber
弱耦合少模光纤瑞利后向散射的模式相关特性
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2015.02.027
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Yu Dawei;Fu Songnian;Tang Ming;Liu Deming
  • 通讯作者:
    Liu Deming
4x10 Gb/s Wavelength Multicasting with tunable NRZ-to-RZ Format Conversion Using Nonlinear Polarization Rotation in an SOA v
在 SOA v 中使用非线性偏振旋转进行 4x10 Gb/s 波长组播,并具有可调谐 NRZ 到 RZ 格式转换
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Laser Physics
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Fu, Songnian;Tang, Ming;Shum, P.;Liu, Deming
  • 通讯作者:
    Liu, Deming

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其他文献

面向激光显示应用的红绿蓝掺镨氟化物光纤激光器研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    激光与光电子学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石君;唐明;付松年;沈平;刘德明
  • 通讯作者:
    刘德明
Long Short-Term Memory Neural Network (LSTM-NN) Enabled Accurate Optical Signal-to-Noise Ratio (OSNR) Monitoring
长短期记忆神经网络 (LSTM-NN) 可实现精确的光信噪比 (OSNR) 监控
  • DOI:
    10.1109/jlt.2019.2904263
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    IEEE/OSA J. Lightwave Technol.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王春晓;付松年
  • 通讯作者:
    付松年
Low complexity split digital backpropagation for digital subcarrier multiplexing optical transmission
用于数字副载波复用光传输的低复杂度分离数字反向传播
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    肖卓鹏;诸葛群碧;付松年
  • 通讯作者:
    付松年
“RPR弹性分组环MAC协议的性能分析”
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《北京交通大学学报》,2004年6月
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方志方;吴重庆;陶滢;付松年
  • 通讯作者:
    付松年
高速线性光采样用被动锁模光纤激光器重复频率优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    彭汉;刘彬;付松年;张敏明;刘德明
  • 通讯作者:
    刘德明

其他文献

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付松年的其他基金

基于循环模式转换的少模光纤链路差分模式群时延管理及应用
  • 批准号:
    61875061
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    69.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于光纤级联参量过程的宽带低噪声光频梳及应用基础研究
  • 批准号:
    61575071
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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