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  • 光通信最新發(fā)展年終盤點(diǎn)|去年我國(guó)挺給力!這些光通信成果值得點(diǎn)贊

    2018-03-22 15:45:44 光電資訊  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    光通信的研究對(duì)我們當(dāng)前的生活有著十分重要的作用,中國(guó)在去年的研究和發(fā)展中很給力,今天為大家盤點(diǎn)了一些值得點(diǎn)贊的光通信最新成果,大家...

    光通信的研究對(duì)我們當(dāng)前的生活有著十分重要的作用,中國(guó)在去年的研究和發(fā)展中很給力,今天為大家盤點(diǎn)了一些值得點(diǎn)贊的光通信最新成果,大家可以看看。看完下面的內(nèi)容后,歡迎各位積極在下面發(fā)表自己的看法!

    開展星地高速相干激光通信試驗(yàn)

    點(diǎn)贊指數(shù)★★

    搭載首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空的相干激光通信載荷“浮出水面”。這是我國(guó)首次開展的星地高速相干激光通信試驗(yàn),已具備5.12Gbps數(shù)據(jù)、圖片和視頻的傳輸速率能力。

    此次試驗(yàn)是世界首次1550nm波段相干激光通信在軌試驗(yàn)。激光通信是一種利用激光傳輸信息的通信方式。相干激光通信技術(shù)具有接收靈敏度高、可全天時(shí)工作等特點(diǎn),是未來空間高速通信組網(wǎng)的重要手段,可克服高分辨率成像衛(wèi)星等數(shù)據(jù)傳輸有限的瓶頸,特別適用于空間超遠(yuǎn)距離(數(shù)萬公里)衛(wèi)星間的高速激光通信。

    1秒鐘傳輸一張光盤所有的數(shù)據(jù)

    相比第一代的幾十、數(shù)百M(fèi)bps速率的直接探測(cè)激光通信技術(shù),第二代的空間相干激光通信技術(shù)速率可達(dá)到數(shù)Gbps,乃至數(shù)十Gbps,是國(guó)際上高度關(guān)注的前沿高科技技術(shù)。

    具備雙向通信實(shí)驗(yàn)的條件

    在這之前,歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已投入大量人力物力開展激光通信技術(shù)研究。2007年,歐空局率先與美國(guó)合作,在兩顆衛(wèi)星之間,采用1064nm波段、多路復(fù)接方式實(shí)現(xiàn)了5.6Gbps的相干激光通信。2013年,美國(guó)宇航局在月球和地球之間建立了激光鏈路,演示激光通信的下載和上傳數(shù)據(jù)的能力。2014年6月6日,美國(guó)航天局宣布利用激光束把一段時(shí)長(zhǎng)37秒的高清視頻,從國(guó)際空間站傳輸?shù)降孛妫挥昧?.5秒,而傳統(tǒng)技術(shù)下載需要至少10分鐘。2015年,歐空局又實(shí)現(xiàn)了低軌與高軌衛(wèi)星之間的相干激光通信,通信速率達(dá)到1.8Gbps,開辟了利用相干激光通信進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼的先河。

    此次由中科院上海光機(jī)所牽頭研制的空間高速相干激光通信載荷是2012年在中科院支持下啟動(dòng),2016年8月16日搭載“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星發(fā)射升空,2016年12月28日至2017年1月15日開展了首輪在軌測(cè)試,實(shí)現(xiàn)了星地距離1000公里以上,低仰角(20度左右)情況下,下行單路通信速率5.12Gbps,并成功進(jìn)行了圖像傳輸,圖片清晰;同時(shí)也進(jìn)行上行PPM調(diào)制直接通信,通信速率20 Mbps。

    高速相干激光通信載荷總指揮陳衛(wèi)標(biāo)介紹,這是我國(guó)首次開展空間高速相干激光通信試驗(yàn),在軌測(cè)試的完成,表明該載荷已具備持續(xù)開展雙向激光通信實(shí)驗(yàn)的能力,對(duì)我國(guó)高速相干激光通信技術(shù)來說,具備里程碑的意義。

    一根光纖實(shí)現(xiàn)135億人同時(shí)通話

    點(diǎn)贊指數(shù)★★★★

    武漢郵電科學(xué)研究院宣布,在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)560Tb/s超大容量波分復(fù)用及空分復(fù)用的光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),可以實(shí)現(xiàn)一根光纖上67.5億對(duì)人(135億人)同時(shí)通話,這標(biāo)志著我國(guó)在“超大容量、超長(zhǎng)距離、超高速率”光通信系統(tǒng)研究領(lǐng)域邁上了新的臺(tái)階。

    本次實(shí)驗(yàn)采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單模七芯光纖為傳輸介質(zhì)。和普通光纖不同的是,一根單模七芯光纖相當(dāng)于七根普通光纖合而為一。武漢郵科院負(fù)責(zé)人表示,如果將光纖信息傳輸類比作高速公路,普通光纖是單一車道,那么單模七芯光纖就相當(dāng)于并行七車道,能夠提供7倍于普通光纖的傳輸能力。通過工藝及技術(shù)上的突破,單模七芯光纖解決了多芯光纖間串?dāng)_難題,隔離度達(dá)到-70dB,把“車道”與“車道”之間的干擾和影響降到了最低。

    在傳輸介質(zhì)進(jìn)行創(chuàng)新的同時(shí),本次實(shí)驗(yàn)所采用的系統(tǒng)設(shè)備使用了16個(gè)單光源,經(jīng)過光多載波發(fā)生裝置,單芯傳輸容量為80Tbit/s,系統(tǒng)傳輸總?cè)萘窟_(dá)到560Tbit/s。據(jù)介紹,經(jīng)專家組測(cè)試驗(yàn)證,此次實(shí)現(xiàn)的“560Tbit/s超大容量單模多芯光纖光傳輸系統(tǒng)”為國(guó)內(nèi)首次,達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

    隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速興起,流量激增給信息通信網(wǎng)絡(luò)帶來巨大挑戰(zhàn),解決網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的“井噴式增長(zhǎng)”難題正成為全球信息通信領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)高地。作為我國(guó)光通信領(lǐng)域核心研發(fā)基地,武漢郵科院近年來在“超大容量、超高速率、超長(zhǎng)距離”光通信傳輸領(lǐng)域,連續(xù)取得重大科技突破。2014年首次實(shí)現(xiàn)一根普通標(biāo)準(zhǔn)單模光纖C+L波段100.3Tb/s容量傳輸實(shí)驗(yàn),2015年,傳輸容量突破200Tb/s,同年“三超”技術(shù)商用實(shí)踐取得成功。

    全息投影技術(shù)提高光傳輸性能

    點(diǎn)贊指數(shù)★★

    納米光子電路、微芯片濾波器和轉(zhuǎn)向燈中都會(huì)隨著微小的隨機(jī)性變化,使其中光的傳輸性能降低。研究人員已經(jīng)找到一種方法來補(bǔ)償這些變化,這可能實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心和計(jì)算機(jī)設(shè)備等應(yīng)用的能源節(jié)省。來自烏特列支大學(xué)(德拜學(xué)院),屯特大學(xué)(MESA+納米技術(shù)研究所)和法國(guó)泰勒斯研究與技術(shù)研究所的研究人員,將他們的結(jié)果發(fā)表在領(lǐng)先的光學(xué)期刊《光學(xué)快報(bào)》最新一期上。

    光纖通信在世界范圍內(nèi)已經(jīng)普遍采用:基本上每一個(gè)高速互聯(lián)網(wǎng)連接都由光纖提供。今天,一個(gè)活躍的發(fā)展領(lǐng)域是在一個(gè)單一的芯片上加入光通信應(yīng)用,以減少在計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心的功耗。在這樣一個(gè)芯片上進(jìn)行光通信的控制的有前景的實(shí)現(xiàn)方法是利用光子晶體耦合納米振蕩器,光諧振器能夠調(diào)諧光束到相同的共振頻率之間進(jìn)行傳輸。

    這些頻率取決于每個(gè)諧振器的形狀和結(jié)構(gòu)。然而,即使在今天是最好的加工制作的諧振器器件,這樣一件精密儀器其中孔是原子直徑的十倍,但其中小的隨機(jī)變化所引起的諧振頻率的變化,也會(huì)影響光的傳輸性能。

    數(shù)字全息投影技術(shù)

    研究人員已經(jīng)提出并實(shí)驗(yàn)證明了控制光子晶體納米振蕩器的光學(xué)方法。他們采用數(shù)字全息技術(shù),在一定的位置上集中幾個(gè)激光點(diǎn)。激光局部加熱納米光子芯片和并抵消其中的隨機(jī)性變化。

    此外,這種方法使研究人員可利用程序設(shè)計(jì)光子電路開關(guān)實(shí)現(xiàn)共振的接入。這一研究結(jié)果發(fā)表開在開放性期刊《光學(xué)快報(bào)》雜志上,將有助于低功耗高性能通信和計(jì)算機(jī)設(shè)備的不斷發(fā)展。

    日本開發(fā)水中大容量光通信技術(shù)

    點(diǎn)贊指數(shù)★★

    日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)日前成功研發(fā)出水中大容量光通信技術(shù),可以每秒20兆比特(Mbps)的傳輸速度實(shí)現(xiàn)100米以上距離的雙向通信,有望廣泛應(yīng)用于海底調(diào)查及軍事等領(lǐng)域。

    據(jù)日本時(shí)事社報(bào)道說,目前水中無線通信主要依靠聲學(xué)通信技術(shù),傳輸速度較慢,每秒只有約10千比特(kbps),不能實(shí)現(xiàn)大容量無線數(shù)據(jù)傳輸。日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)一個(gè)小組開發(fā)出了水中光通信設(shè)備,在海中水深700米至800米的區(qū)域進(jìn)行了試驗(yàn),以每秒20兆比特(Mbps)的傳輸速度成功實(shí)現(xiàn)距離120米雙向光通信,這一速度可實(shí)時(shí)傳輸視頻畫面。

    研究人員說,這一技術(shù)將來有望應(yīng)用于海底探測(cè)等水下作業(yè),海底觀測(cè)儀器與船舶及無人機(jī)之間的通信以及潛水艇通信等軍事領(lǐng)域。

    日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)是日本國(guó)立研究機(jī)構(gòu),主導(dǎo)日本的海洋研究和資源調(diào)查,擁有“深海6500”和“地球”號(hào)等深海探測(cè)船。該機(jī)構(gòu)接受日本防衛(wèi)省的資金支持進(jìn)行了上述技術(shù)研發(fā)。

    少層黑磷應(yīng)用提升系統(tǒng)性能

    點(diǎn)贊指數(shù)★★

    鑒于傳統(tǒng)的電子處理速度逐漸逼近物理極限,人們將越來越多的目光投向全光信號(hào)處理技術(shù)。在高速光通信和光計(jì)算領(lǐng)域,全光信號(hào)處理的呼聲極高。

    在眾多涉及全光信號(hào)處理的技術(shù)當(dāng)中,全光調(diào)制和全光整形是不可或缺的。前者本質(zhì)上就是用一束光來控制另外一束光的開、關(guān)狀態(tài),藉此能夠極大地?cái)[脫傳統(tǒng)電控制光的窘境。后者則是對(duì)光信號(hào)進(jìn)行整形,通過改進(jìn)光信號(hào)脈沖的形狀、抑制噪聲水平,從而提高信號(hào)質(zhì)量。全光整形避免了傳統(tǒng)上先把光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)、電閾整形、再轉(zhuǎn)換至光信號(hào)這一繁瑣過程。

    作為克服傳統(tǒng)電子信號(hào)處理瓶頸的有效手段,全光信號(hào)處理亟需先進(jìn)的非線性光學(xué)材料與器件支撐。新型二維材料以其所具備的優(yōu)異非線性光學(xué)效應(yīng)(飽和吸收效應(yīng)和光克爾效應(yīng)),被廣泛應(yīng)用于全光開關(guān)、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、放大器和激光器、光通信信號(hào)處理、非線性光學(xué)光譜檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。

    黑磷,一種新型的層狀結(jié)構(gòu)材料,甫一加入到二維材料家族中,便引起了研究者的廣泛關(guān)注。黑磷的結(jié)構(gòu)與石墨烯的片層狀結(jié)構(gòu)相似。但與石墨烯具有零帶隙不同,二維黑磷材料具有0.3-2 eV可調(diào)節(jié)的直接帶隙能帶結(jié)構(gòu)。此外,黑磷還有媲美于硅的高遷移率,并且其光電性質(zhì)具有面內(nèi)各向異性。上述特征使得黑磷在射頻器件、邏輯晶體管、紅外光調(diào)制器、偏振器等應(yīng)用中表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

    然而盡管黑磷納米材料被廣泛看好,但大面積均勻少層黑磷的實(shí)際應(yīng)用由于固有缺陷的存在以及合成過程中不可逆的氧化作用而受到嚴(yán)重的限制。針對(duì)上述問題,深圳大學(xué)張晗教授團(tuán)隊(duì)采用電化學(xué)陰極剝離方法聯(lián)合離心技術(shù),成功制備出了大面積少層黑磷,并構(gòu)建了黑磷-微納光纖復(fù)合結(jié)構(gòu),將之成功地應(yīng)用于全光信號(hào)處理。相關(guān)成果以內(nèi)封面論文形式發(fā)表在Advance

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    責(zé)任編輯:售電衡衡

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