CFCF2021 | 苏州 首届光连接前沿科技青年论坛圆满落幕
发布时间：2021-07-01 15:07:14 热度：1818
7/01/2021，光纤在线讯，由苏州大学电子信息学院承办的首届光连接前沿科技青年论坛于上周在金鸡湖会议中心A馆会议室圆满落幕，本次论坛吸引到全国众多一流高校老师和同学的支持，演讲文章达到14篇，篇篇精彩。
首先，由光纤在线创始人--本次论坛的举办者刘铮博士发表感言，感叹时代的变化，光通信技术的变迁，感谢所有到场师生以及行业人士的关怀与支持，并祝本次研讨会成功举办。
会议分别由清华大学的陈明华教授和苏州大学的刘宁教授主持，参加研讨的莘莘学子们在青春的舞台预演未来创新的Idea，与现场在座的无论的高校专家教授，还是企业中的佼佼者，畅谈光通信未来技术发展奥秘。
研讨会进行了14场现场答辩，场场精彩，选手们与老师、行业精英一问一答，引经据典，唇枪舌剑的讨论产品、技术的创新与未来发展潜在问题等，博得现场阵阵掌声。华中科技大学的两位莘莘学子也通过现场直播，在大屏上给我们展示他们的研讨内容。众多高校师生共话未来。
青年论坛研讨会现场图片
本次学子们演讲的内容有：
金树林，苏州大学--随机扰动下弱耦合多芯光纤中非线性串扰的理论评估
我们基于离散变化模型（DCM）提出了修正分段模型（modified segment model，MSD），并得出修正分段模型的最佳段长d （约为10-2m量级），在最佳段长的情况下借鉴分步傅里叶法对多芯光纤中的非线性芯间串扰（inter-core crosstalk，ICXT）提出了一种简单通用的评估方式，推导出半解析非线性芯间串扰表达式。最终的理论结果与弱耦合同质多芯光纤的实验结果非常吻合。
杨茜 南京邮电大学 下一代高速光通信系统光器件
现有以单模光纤作为传输媒质的的光网络扩容技术受到单模光纤的非线性效应加剧，其容量逐渐接近非线性香农极限。为此设计并研发相应技术中的发挥关键作用的全光纤式光器件非常必要。以偏振复用和模分复用两项技术为例，偏振分束器和模式选择耦合器分别是技术的核心所在。现有的偏振分束器多是以晶体来实现其功能，我们设计并研制了微纳光纤偏振分束器，可利于光纤通信系统的全光纤结构化；当使用少模光纤中的不同模式作为信道进行模式复用传输时，需要借助模式选择耦合器来实现基模到高阶模的转换，为此我们设计并研发了全光纤宽带宽低损耗模式选择耦合器。
张籽畅 南京邮电大学--基于MZ干涉仪的光谱可调技术
通过研究了基于MZ干涉仪的光谱可调特性。当诸如温度和应力等环境因素不变时，光谱的可调性受到MZ干涉仪臂长差的影响。在实际工作环境下，温度，应力以及其他环境因素都会影响光纤折射率，从而间接影响自由光谱。本文研究了保持臂长差不变时通过温度，应力变化来对激光器频谱的改变。
王磊磊--南京大学--可调激光器注入电流对响应时间的影响
我们通过试验验证了16通道波长切换，单个持续工作时间100ns下，每通道的激光特性受到离子载流子效应和热效应的影响。实验发现大注入电流会导致激光输出红移，而且无法在通道工作期内稳定，主要是受到激光器内Joule热效应和散热缓慢变化的影响。在小注入电流下，热电效应达到相对平衡状态，每个通道可以迅速实现波长稳定。此外，我们还发现，快速波长交换的过程中，其他激光器注入电流的改变对于工作激光器的波长几乎没有影响，从而为数据中心用超快可调激光器的实现奠定基础。
邵帅，清华大学--基于高Q值硅基外腔自注入的激光器直接调制带宽增强技术
本文提出并验证了一种基于高Q值硅基微环外腔自注入的激光器直接调制带宽增强方案。将氮化硅微环谐振器外腔与商用DFB激光器端面耦合，微环外腔对激光器同时引入强自注入锁定效应与光子-光子共振效应，实现了直接调制带宽的增强与稳定的窄线宽单模输出。在通过数值仿真对微环参数进一步优化的基础上，经实验测试，该混合集成激光器的3dB调制带宽从7.70GHz增加到了15.28GHz，线宽从600kHz压窄到了4kHz。本方案充分利用了自注入和光子集成技术的优势，在短距离相干光通信、微波光子等多个领域有着潜在应用。
王宁宁，上海交通大学 基于In2Se3材料的超表面焦距可调透镜
相变材料具有高折射率对比度和非易失性可调性，近些年来，在集成光电子学种得到了广泛研究。最近，我们结合超表面聚焦透镜的工作原理，将相变材料 (PCM) In2Se3应用到了超透镜的中，成功设计了一种可调节聚焦长度，聚焦-发散状态可切换的超表面透镜，该透镜工作在通信波段，且基于SOI平台，与COMS可以很好的兼容，易于加工制备。
聂杰文 东南大学--低相位抖动的硅上液晶器件
数字LCOS（硅上液晶）器件上的相位闪变效应会为器件的相位模式带来时间相位噪声，导致光性能下降，尤其是在非显示应用中。本文研究了数字LCOS器件中PWM波形和对应的相位闪变的关系，发现这种相位闪变的幅度依托于驱动波形的脉冲模式以及液晶分子的动态响应。我们为此发展了一种通用办法来精确预测任意PWM波形的相位闪变，并可以进一步用于低闪变PWM波形的快速确认。本文的方法相比传统办法性能优化了十倍以上。
田蕾，东南大学--水下光通信系统增强传输品质的波束整形
长距离UWOC系统的主要挑战来自光束在水中的传输损耗，这种损耗主要由水的吸收和光束自己的散射带来。我们设计和展示了基于衍射的改进传输效率的光发射单元。发射光束基于空间调制，接收机光功率因此可以在不同传输距离下明显集中。当和传统系统相比时，我们的设计可以大大降低UWOC系统的传输损耗。基于商用产品的概念展示中，我们实现了15米100Mbps的有效传输，可以支持任意光源，探测器和调制格式。
胡昉辰、复旦大学 基于单颗硅基多色发光二极管的高速水下可见光传输
基于发光二极管（LED）的高速水下可见光通信已经成为了当前的研究热点，为了进一步提升水下传输容量，提升系统的集成度，我们研究并设计了一个基于硅衬底的多色LED灯珠，该LED灯珠内部具有4*4的16个格型芯片阵列，实现了16个可见光不同波长的芯片集成，每个波长的芯片不仅输出光功率大，还具有较高的光效，能适应各色水质进行高速远距离传输。我们利用其中的8个波长作为传输通道，在1.2m的纯水水箱中利用基于概率整形的比特加载离散多音调制技术实现了20.09Gbps的最高可达信息率。并且，我们设计了一个可行的双腔光滤波器方案用于分离每个通道，证明了接收端分离每个波长的可能性。据我们所知，这是基于LED的水下可见光通信的最高速率。
刘梦丽，苏州大学--基于概率整形的直接调制光正交频分复用系统
面对下一代移动前传网大容量低成本的挑战，直接调制概率整形正交频分复用(OFDM)系统具有低成本、低功耗、灵活的熵分配和较高的抗色散能力，有望发挥出重要的作用。本文介绍了直接调制概率整形OFDM系统的结构、概率整形QAM信号的实现过程以及几种传统OFDM系统中抑制峰均比(PAPR)的算法在概率整形OFDM系统中的适用性。
郭宁宁，苏州大学--面向基于人工智能的传输质量预测失败的保护机制
目前大量研究都采用了基于人工智能（AI）预测光路传输质量（QoT）的方法以减少链路中提前保留的裕度，从而获得更高的频谱利用率。然而，该方法普遍基于实验室稳定的数据集，在实际的网络应用中失败率将明显提升。因此，为防止基于AI的QoT预测的失败，我们应用两种传统的保护技术，也就是1+1专用路径保护和共享备份路径保护（SBPP），提出并模拟了新的机制。在此机制里，工作光路使用基于AI预测的方法分配OSNR裕度，保护光路使用传统保守的方法。我们通过仿真发现，1+1专用路径保护技术下，此机制既保证了光路服务的可靠性，同时也不会显著增加网络频谱资源的使用；但是在SBPP技术下，此机制的光路服务可靠性将很大幅度地降低，基于AI预测的方法将不再适用。
杨昊，苏州大学--超低损耗光纤升级策略研究
在基于传统标准单模光纤（SSMF）的网络中，由于高阶调制格式所需要的光信噪比高，光通道无中继传输距离会随着传输速率的提升而变短，无法满足未来超高速率、超长距离的光传输需求。超低损耗光纤（ULL）由于损耗远低于传统的标准单模光纤，能极大地增加400G甚至1T高速光通道的传输距离，被认为是实现超高速率传输的首选光纤。针对光纤升级问题，我们提出了一种高效的超低损耗光纤部署策略以及一种基于频谱窗算法改进的路由和频谱分配算法。在业务流量不断增长的背景下，我们通过仿真表明了该部署策略的优越性。同时我们发现，如果在光纤链路升级后对之前建立好的光路做周期性的重分配的话，也会节约光纤中大量的频谱资源。
昌钟璨，华中科技大学--城域网DWDM光纤链路管理技术探讨（在线）
因移动互联网的发展，网络流量暴增，城域网亟待升级扩容，具体体现为ROADM和DWDM技术从骨干网下沉至城域网。相比于骨干网，城域网中的DWDM光纤链路更加复杂，链路的管理至关重要，本文对其中的光性能监控、光信道监控和动态信道均衡技术进行探讨。
王曜斌，华中科技大学--1×N端口光开关技术分析（在线）
全光网ROADM节点的主流技术方案是波长选择开关WSS+多播光开关MCS，1×N端口光开关是构成MCS的关键光器件，通常采用MEMS微镜+多纤插针方案，本文分析了1×N端口MEMS光开关提升端口数的各种技术途径。
首先，由光纤在线创始人--本次论坛的举办者刘铮博士发表感言，感叹时代的变化，光通信技术的变迁，感谢所有到场师生以及行业人士的关怀与支持，并祝本次研讨会成功举办。
会议分别由清华大学的陈明华教授和苏州大学的刘宁教授主持，参加研讨的莘莘学子们在青春的舞台预演未来创新的Idea，与现场在座的无论的高校专家教授，还是企业中的佼佼者，畅谈光通信未来技术发展奥秘。
研讨会进行了14场现场答辩，场场精彩，选手们与老师、行业精英一问一答，引经据典，唇枪舌剑的讨论产品、技术的创新与未来发展潜在问题等，博得现场阵阵掌声。华中科技大学的两位莘莘学子也通过现场直播，在大屏上给我们展示他们的研讨内容。众多高校师生共话未来。
青年论坛研讨会现场图片
本次学子们演讲的内容有：
金树林，苏州大学--随机扰动下弱耦合多芯光纤中非线性串扰的理论评估
我们基于离散变化模型（DCM）提出了修正分段模型（modified segment model，MSD），并得出修正分段模型的最佳段长d （约为10-2m量级），在最佳段长的情况下借鉴分步傅里叶法对多芯光纤中的非线性芯间串扰（inter-core crosstalk，ICXT）提出了一种简单通用的评估方式，推导出半解析非线性芯间串扰表达式。最终的理论结果与弱耦合同质多芯光纤的实验结果非常吻合。
杨茜 南京邮电大学 下一代高速光通信系统光器件
现有以单模光纤作为传输媒质的的光网络扩容技术受到单模光纤的非线性效应加剧，其容量逐渐接近非线性香农极限。为此设计并研发相应技术中的发挥关键作用的全光纤式光器件非常必要。以偏振复用和模分复用两项技术为例，偏振分束器和模式选择耦合器分别是技术的核心所在。现有的偏振分束器多是以晶体来实现其功能，我们设计并研制了微纳光纤偏振分束器，可利于光纤通信系统的全光纤结构化；当使用少模光纤中的不同模式作为信道进行模式复用传输时，需要借助模式选择耦合器来实现基模到高阶模的转换，为此我们设计并研发了全光纤宽带宽低损耗模式选择耦合器。
张籽畅 南京邮电大学--基于MZ干涉仪的光谱可调技术
通过研究了基于MZ干涉仪的光谱可调特性。当诸如温度和应力等环境因素不变时，光谱的可调性受到MZ干涉仪臂长差的影响。在实际工作环境下，温度，应力以及其他环境因素都会影响光纤折射率，从而间接影响自由光谱。本文研究了保持臂长差不变时通过温度，应力变化来对激光器频谱的改变。
王磊磊--南京大学--可调激光器注入电流对响应时间的影响
我们通过试验验证了16通道波长切换，单个持续工作时间100ns下，每通道的激光特性受到离子载流子效应和热效应的影响。实验发现大注入电流会导致激光输出红移，而且无法在通道工作期内稳定，主要是受到激光器内Joule热效应和散热缓慢变化的影响。在小注入电流下，热电效应达到相对平衡状态，每个通道可以迅速实现波长稳定。此外，我们还发现，快速波长交换的过程中，其他激光器注入电流的改变对于工作激光器的波长几乎没有影响，从而为数据中心用超快可调激光器的实现奠定基础。
邵帅，清华大学--基于高Q值硅基外腔自注入的激光器直接调制带宽增强技术
本文提出并验证了一种基于高Q值硅基微环外腔自注入的激光器直接调制带宽增强方案。将氮化硅微环谐振器外腔与商用DFB激光器端面耦合，微环外腔对激光器同时引入强自注入锁定效应与光子-光子共振效应，实现了直接调制带宽的增强与稳定的窄线宽单模输出。在通过数值仿真对微环参数进一步优化的基础上，经实验测试，该混合集成激光器的3dB调制带宽从7.70GHz增加到了15.28GHz，线宽从600kHz压窄到了4kHz。本方案充分利用了自注入和光子集成技术的优势，在短距离相干光通信、微波光子等多个领域有着潜在应用。
王宁宁，上海交通大学 基于In2Se3材料的超表面焦距可调透镜
相变材料具有高折射率对比度和非易失性可调性，近些年来，在集成光电子学种得到了广泛研究。最近，我们结合超表面聚焦透镜的工作原理，将相变材料 (PCM) In2Se3应用到了超透镜的中，成功设计了一种可调节聚焦长度，聚焦-发散状态可切换的超表面透镜，该透镜工作在通信波段，且基于SOI平台，与COMS可以很好的兼容，易于加工制备。
聂杰文 东南大学--低相位抖动的硅上液晶器件
数字LCOS（硅上液晶）器件上的相位闪变效应会为器件的相位模式带来时间相位噪声，导致光性能下降，尤其是在非显示应用中。本文研究了数字LCOS器件中PWM波形和对应的相位闪变的关系，发现这种相位闪变的幅度依托于驱动波形的脉冲模式以及液晶分子的动态响应。我们为此发展了一种通用办法来精确预测任意PWM波形的相位闪变，并可以进一步用于低闪变PWM波形的快速确认。本文的方法相比传统办法性能优化了十倍以上。
田蕾，东南大学--水下光通信系统增强传输品质的波束整形
长距离UWOC系统的主要挑战来自光束在水中的传输损耗，这种损耗主要由水的吸收和光束自己的散射带来。我们设计和展示了基于衍射的改进传输效率的光发射单元。发射光束基于空间调制，接收机光功率因此可以在不同传输距离下明显集中。当和传统系统相比时，我们的设计可以大大降低UWOC系统的传输损耗。基于商用产品的概念展示中，我们实现了15米100Mbps的有效传输，可以支持任意光源，探测器和调制格式。
胡昉辰、复旦大学 基于单颗硅基多色发光二极管的高速水下可见光传输
基于发光二极管（LED）的高速水下可见光通信已经成为了当前的研究热点，为了进一步提升水下传输容量，提升系统的集成度，我们研究并设计了一个基于硅衬底的多色LED灯珠，该LED灯珠内部具有4*4的16个格型芯片阵列，实现了16个可见光不同波长的芯片集成，每个波长的芯片不仅输出光功率大，还具有较高的光效，能适应各色水质进行高速远距离传输。我们利用其中的8个波长作为传输通道，在1.2m的纯水水箱中利用基于概率整形的比特加载离散多音调制技术实现了20.09Gbps的最高可达信息率。并且，我们设计了一个可行的双腔光滤波器方案用于分离每个通道，证明了接收端分离每个波长的可能性。据我们所知，这是基于LED的水下可见光通信的最高速率。
刘梦丽，苏州大学--基于概率整形的直接调制光正交频分复用系统
面对下一代移动前传网大容量低成本的挑战，直接调制概率整形正交频分复用(OFDM)系统具有低成本、低功耗、灵活的熵分配和较高的抗色散能力，有望发挥出重要的作用。本文介绍了直接调制概率整形OFDM系统的结构、概率整形QAM信号的实现过程以及几种传统OFDM系统中抑制峰均比(PAPR)的算法在概率整形OFDM系统中的适用性。
郭宁宁，苏州大学--面向基于人工智能的传输质量预测失败的保护机制
目前大量研究都采用了基于人工智能（AI）预测光路传输质量（QoT）的方法以减少链路中提前保留的裕度，从而获得更高的频谱利用率。然而，该方法普遍基于实验室稳定的数据集，在实际的网络应用中失败率将明显提升。因此，为防止基于AI的QoT预测的失败，我们应用两种传统的保护技术，也就是1+1专用路径保护和共享备份路径保护（SBPP），提出并模拟了新的机制。在此机制里，工作光路使用基于AI预测的方法分配OSNR裕度，保护光路使用传统保守的方法。我们通过仿真发现，1+1专用路径保护技术下，此机制既保证了光路服务的可靠性，同时也不会显著增加网络频谱资源的使用；但是在SBPP技术下，此机制的光路服务可靠性将很大幅度地降低，基于AI预测的方法将不再适用。
杨昊，苏州大学--超低损耗光纤升级策略研究
在基于传统标准单模光纤（SSMF）的网络中，由于高阶调制格式所需要的光信噪比高，光通道无中继传输距离会随着传输速率的提升而变短，无法满足未来超高速率、超长距离的光传输需求。超低损耗光纤（ULL）由于损耗远低于传统的标准单模光纤，能极大地增加400G甚至1T高速光通道的传输距离，被认为是实现超高速率传输的首选光纤。针对光纤升级问题，我们提出了一种高效的超低损耗光纤部署策略以及一种基于频谱窗算法改进的路由和频谱分配算法。在业务流量不断增长的背景下，我们通过仿真表明了该部署策略的优越性。同时我们发现，如果在光纤链路升级后对之前建立好的光路做周期性的重分配的话，也会节约光纤中大量的频谱资源。
昌钟璨，华中科技大学--城域网DWDM光纤链路管理技术探讨（在线）
因移动互联网的发展，网络流量暴增，城域网亟待升级扩容，具体体现为ROADM和DWDM技术从骨干网下沉至城域网。相比于骨干网，城域网中的DWDM光纤链路更加复杂，链路的管理至关重要，本文对其中的光性能监控、光信道监控和动态信道均衡技术进行探讨。
王曜斌，华中科技大学--1×N端口光开关技术分析（在线）
全光网ROADM节点的主流技术方案是波长选择开关WSS+多播光开关MCS，1×N端口光开关是构成MCS的关键光器件，通常采用MEMS微镜+多纤插针方案，本文分析了1×N端口MEMS光开关提升端口数的各种技术途径。
