光傳輸
關(guān)注創(chuàng)建者：C乘風(fēng)破浪 創(chuàng)建時(shí)間：2022-02-25
光傳輸?shù)膶?shí)例教程
PAM4(4 Pulse Amplitude Modulation)是新一代信號(hào)傳輸技術(shù)，其采用4個(gè)不同的信號(hào)電平來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，每個(gè)符號(hào)周期可以表示2個(gè)bit的邏輯信息（0、1、2、3），相較于傳統(tǒng)信號(hào)傳輸方式，每個(gè)信號(hào)符號(hào)周期可以傳輸更多bit的邏輯信息。
PAM4信號(hào)作為下一代數(shù)據(jù)中心中高速信號(hào)互聯(lián)的熱門信號(hào)傳輸技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于200G/400G接口的電信號(hào)或光信號(hào)傳輸。而50GE則是50Gbps，即6.25GB/s。
華為路由器與電信以太產(chǎn)品線總裁高戟致辭表示："在產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠家的共同努力下，50G PAM4技術(shù)已經(jīng)成熟，華為基于50G PAM4技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品都已經(jīng)正式發(fā)布，50GE在國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商5G承載網(wǎng)試點(diǎn)中進(jìn)行了規(guī)模部署，海外運(yùn)營(yíng)商對(duì)50GE技術(shù)普遍認(rèn)可，當(dāng)前華為已經(jīng)獲得十余個(gè)商用合同，未來(lái)市場(chǎng)空間值得期待。"
華為表示，論壇上產(chǎn)業(yè)鏈上下游伙伴一致表達(dá)了對(duì)50G PAM4產(chǎn)業(yè)前景充滿信心，并表示50G PAM4產(chǎn)品化已經(jīng)就緒，能夠?yàn)?G承載規(guī)模商用奠定堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
什么是PAM4？
PAM4是PAM(Pulse Amplitude Modulation，脈沖幅度調(diào)制)調(diào)制技術(shù)的一種。PAM信號(hào)是繼NRZ(NonReturn-to-Zero)后的熱門信號(hào)傳輸技術(shù)，也是多階調(diào)制技術(shù)的代表，當(dāng)前已被廣泛應(yīng)用在高速信號(hào)互連領(lǐng)域。
NRZ和PAM4信號(hào)典型波形如下圖所示。其中，右側(cè)為NRZ和PAM4的光眼圖對(duì)比，NRZ為單眼波形，PAM4為三眼波形(y軸方向存在3個(gè)眼狀圖形)。
從4G至即將到來(lái)的5G，流量增長(zhǎng)非常迅猛，但與此形成鮮明對(duì)照的是，運(yùn)營(yíng)商的收入依然以低速增長(zhǎng)，兩者的剪刀差越來(lái)越大。
展開 我們的期望是五邊形氣孔相比于圓柱形氣孔具有更優(yōu)良的光傳輸特性，對(duì)光的局域能力更強(qiáng)，因此先對(duì)波導(dǎo)的間隙、光子晶體晶格常數(shù)、圓氣孔半徑等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳的有序五邊形氣孔的光子晶體波導(dǎo)傳輸特性，其次對(duì)中間六排的光子晶體引入無(wú)序模型，控制五邊形的旋轉(zhuǎn)無(wú)序程度來(lái)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的光場(chǎng)局域特性。
圖1 五邊形氣孔的有序型光子晶體波導(dǎo)模型
對(duì)于五邊形旋轉(zhuǎn)度無(wú)序的模型，我們引入如圖2(a)所示的高斯分布的旋轉(zhuǎn)角度，橫坐標(biāo)為不同的旋轉(zhuǎn)角度，縱坐標(biāo)為不同旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)取的五邊形數(shù)量，無(wú)序光子晶體波導(dǎo)見建模如圖2(b)所示。
圖2 五邊形氣孔的無(wú)序型光子晶體波導(dǎo)模型
如圖3(a)所示，對(duì)有序五邊形光子晶體波導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化，隨后與優(yōu)化后的普通圓形光子晶體波導(dǎo)的傳輸功率進(jìn)行對(duì)比，證明了五邊形光子晶體波導(dǎo)優(yōu)異的光傳輸特性；其次研究五邊形光子晶體波導(dǎo)的無(wú)序程度對(duì)光傳輸功率的影響，結(jié)果表明6%無(wú)序度對(duì)光場(chǎng)傳輸貢獻(xiàn)最高(圖3(b))。
圖3 五邊形氣孔的優(yōu)化結(jié)果
圖4展示了優(yōu)化后的有光子晶體波導(dǎo)的能量傳輸圖，可以發(fā)現(xiàn)其具有良好的光波傳輸和光場(chǎng)局域能力。
圖4 (a) 有序光子晶體波導(dǎo)優(yōu)化后的Pxy (b) 有序光子晶體波導(dǎo)優(yōu)化后的Pyz
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展開 雙芯d型光纖的數(shù)值仿真 ￥800
當(dāng)光傳輸通過(guò)雙芯D型光纖時(shí)，由于光的模式耦合和干涉效應(yīng)，會(huì)形成兩個(gè)特征性的傳輸模式，被稱為"模式1"和"模式2"。利用這種結(jié)構(gòu)，雙峰檢測(cè)技術(shù)可以通過(guò)光強(qiáng)度的變化來(lái)檢測(cè)外部環(huán)境的物理量。一般而言，當(dāng)在雙芯D型光纖的一個(gè)芯端施加一定的外部壓力或應(yīng)力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)傳輸模式的相對(duì)亮度發(fā)生變化。其中一個(gè)模式的亮度會(huì)增加，而另一個(gè)模式的亮度則會(huì)減小。通過(guò)測(cè)量這兩個(gè)傳輸模式的光強(qiáng)度變化，可以確定外部力的大小和方向。
雙芯D型光纖的纖芯模式是指光在雙芯D型光纖中的傳輸模式。由于雙芯D型光纖的特殊結(jié)構(gòu)，光傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)不同的傳輸模式。一般而言，這兩個(gè)傳輸模式被稱為"模式1"和"模式2"。在雙芯D型光纖中，核心A和核心B分別是兩個(gè)平行的光纖芯。當(dāng)光傳輸通過(guò)雙芯D型光纖時(shí)，由于光的模式耦合和干涉效應(yīng)，會(huì)形成兩個(gè)主要的傳輸模式。模式1是一種在兩個(gè)纖芯之間發(fā)生的耦合效應(yīng)。在模式1中，光在核心A和核心B之間來(lái)回傳輸，形成一種交替的耦合模式。模式1的光強(qiáng)度分布在兩個(gè)纖芯之間交替變化，產(chǎn)生類似碟狀的亮暗區(qū)域。模式2是一種在纖芯B中傳輸的純粹模式。在模式2中，光屬于核心B，并沿著核心B的光軸傳輸。模式2在纖芯B中的光強(qiáng)度分布均勻，呈現(xiàn)類似單纖芯光纖的光強(qiáng)度分布。這兩個(gè)傳輸模式的相對(duì)亮度和干涉效應(yīng)取決于光傳輸的條件和環(huán)境。當(dāng)雙芯D型光纖暴露于外部環(huán)境的力、壓力或應(yīng)力時(shí)，會(huì)改變模式1和模式2的亮度分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部物理量的檢測(cè)和測(cè)量。
本案例基于建立的雙芯D型光纖結(jié)構(gòu)，基于COMSOL軟件數(shù)值仿真得到電場(chǎng)分布結(jié)果，如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎下載模型！
展開 2月12日從中國(guó)信息通信科技集團(tuán)獲悉，我國(guó)光通信技術(shù)再次取得突破性進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)1.06Pbit/s超大容量單模多芯光纖光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，傳輸容量是目前商用單模光纖傳輸系統(tǒng)最大容量的10倍，可以在1秒之內(nèi)傳輸約130塊1TB硬盤所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
據(jù)悉，該實(shí)驗(yàn)采用了國(guó)內(nèi)在光傳輸系統(tǒng)技術(shù)、光器件和光芯片技術(shù)、光纖光纜技術(shù)上最領(lǐng)先的研究成果，所使用的核心光芯片和光纖均為自主研制，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。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)域再次邁上了新的臺(tái)階。
硅光相干收發(fā)芯片由國(guó)家信息光電子創(chuàng)新中心、光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、光迅科技和烽火通信聯(lián)合研制，在一個(gè)不到30mm2的硅芯片上集成了包括光發(fā)送、調(diào)制、接收等近60個(gè)有源和無(wú)源光元件，且能支持C+L波段同時(shí)工作，是目前國(guó)內(nèi)集成度最高的商用光子集成芯片。這次通過(guò)工藝及技術(shù)突破，解決了單模19芯光纖的通道間串?dāng)_難題，相鄰纖芯的隔離度優(yōu)于-40dB，把“車道”與“車道”之間的干擾和影響降到了最低。
該系統(tǒng)設(shè)備在C+L波段內(nèi)產(chǎn)生了375個(gè)光載波，基于硅光相干收發(fā)芯片實(shí)現(xiàn)了25GHz通道內(nèi)的178.18Gbit/s DFTs-PDM-16QAM信號(hào)光收發(fā)，在單模19芯光纖內(nèi)完成了光傳輸驗(yàn)證，傳輸總?cè)萘窟_(dá)到1.06Pbit/s，凈頻譜效率達(dá)到了113bit/s/Hz。經(jīng)第三方檢測(cè)驗(yàn)證，此次實(shí)現(xiàn)的“1.06Pbit/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。
(來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）
展開 mirror/global/flat
mult 1 .5
prop 100 # 傳輸100cm至拉曼增益器
####種子光傳輸
beams/on 2 # 僅傳輸種子光束
beams/off 1
prop 100 # 傳輸至空間濾波器
lens 2 100
prop 100
status/parax
clap/cir/con 2 .03
prop 100
lens 2 100
clap/cir/con 2 .3 # 透過(guò)空間濾波器
fitphase/both/list 2
title cleaned seed phase
c # 如圖5, 種子光束經(jīng)過(guò)濾波器后的相位分布
plot/watch ex17_5.plt
plot/iso/phase first=2 last=2 max=1.5 min=-1.5
圖5 種子光經(jīng)過(guò)空間濾波器后的相位分布
###泵浦光、種子光傳輸到拉曼增益器
prop 100
mult 2 .5
beams/on 1 2 # 泵浦光、種子光同時(shí)傳輸到拉曼增益器
c
c ** Joint path
c
energy
raman 1 2 100. .005 # 拉曼增益器設(shè)置
energy
title depleted pump beam
c #如圖6, 泵浦光經(jīng)過(guò)拉曼增益器后的衰減光強(qiáng)分布
set/density 64 32
plot/watch ex17_6.plt
plot/iso/intensity first=1 last=1
###繪制種子光經(jīng)過(guò)拉曼增益器后光強(qiáng)分布
pause 4
title amplified seed beam
展開 
光傳輸?shù)南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
光傳輸?shù)淖钚聝?nèi)容
衍射波導(dǎo)AR HUD核心器件關(guān)鍵參數(shù)
本次仿真案例采用一維衍射波導(dǎo)架構(gòu)，配置輸入耦合光柵與輸出耦合光柵，依托全反射實(shí)現(xiàn)光路傳輸，核心器件參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)定如下。
利用共封裝光學(xué)技術(shù)，我們能夠耦合兩個(gè)不同尺寸的波導(dǎo)（輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)），使光在兩者之間傳輸時(shí)具有低衰減或最小的信號(hào)損耗。這些連接結(jié)構(gòu)有望成為光子PIC的基本構(gòu)建單元，從而可用光子元件取代電子元件。因?yàn)?em>光的傳輸速度比電子的速度快，這意味著，從理論上電路可以實(shí)現(xiàn)更快的運(yùn)行速度和更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，因此，未來(lái)PIC預(yù)計(jì)將備受青睞。
如何對(duì)衍射光學(xué)元件進(jìn)行仿真和設(shè)計(jì)？
FRED具有使用高斯子束模擬相干光傳輸的能力。該方法適用于光線在自由空間傳播，剪裁光束的光學(xué)元件應(yīng)該小心處理。正如空間濾波器，非常小的孔徑需要光場(chǎng)的重新合成以精確的模擬光束的剪裁。使用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，Gabor分解已經(jīng)證實(shí)可以準(zhǔn)確的模擬激光系統(tǒng)中空間濾波器的影響。Gabor分解的其他應(yīng)用包括：具備混合模式的空間濾波器的使用、單色儀縫隙孔徑和楊氏縫隙/小孔干涉儀。
100 Gbps DP-QPSK布局
優(yōu)點(diǎn)
·通過(guò)全面的設(shè)計(jì)環(huán)境顯著降低產(chǎn)品開發(fā)成本并提高生產(chǎn)力，從而幫助規(guī)劃，測(cè)試和模擬現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)傳輸層中的光鏈路。
·用戶能夠分析電子均衡的不同算法，（例如Gram-Schmidt正交化程序（GSOP），橢圓校正方法（EC），橫向數(shù)字濾波器）
·
與流行的設(shè)計(jì)工具接口。
這種激光模型也對(duì)相干光傳輸更精確的模擬進(jìn)行了Gabor合成。
圖 4.簡(jiǎn)易激光半導(dǎo)體光束規(guī)格
例4.M平方激光束
“M平方激光束”光源類型基于其M2因子模擬一個(gè)激光，，也被稱為光束質(zhì)量或光束傳播因子。M2最小的可能值是1，這會(huì)指定一個(gè)高斯TEM00光束。M2的更大值表明在光束中高階模的混合。
光纖耦合裝置的容差分析16天前
摘要
光纖可以沒(méi)有損耗地長(zhǎng)距離傳輸光的能力，是使它們成為如此受歡迎元件的特點(diǎn)之一。然而，光纖的耦合效率通常對(duì)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)極為敏感，尤其是對(duì)于纖芯直徑相對(duì)較小的單模光纖。這個(gè)例子選擇了一個(gè)設(shè)計(jì)良好的光纖耦合透鏡，并根據(jù)不同的容差因素來(lái)評(píng)估耦合效率，例如光纖末端位置的偏移和耦合透鏡的傾斜。
在光場(chǎng)傳輸計(jì)算中，如果直接在實(shí)空間進(jìn)行逐點(diǎn)積分，往往需要對(duì)源面上每一個(gè)采樣點(diǎn)與目標(biāo)面上每一個(gè)采樣點(diǎn)建立耦合關(guān)系，本質(zhì)上屬于大規(guī)模卷積或積分運(yùn)算。隨著采樣精度提高，網(wǎng)格數(shù)量迅速增長(zhǎng)，計(jì)算量通常會(huì)呈平方級(jí)甚至更高速度上升，導(dǎo)致仿真時(shí)間和存儲(chǔ)開銷都非常大。
我們通過(guò)建立一個(gè)簡(jiǎn)單的“HoloLens1”型（1D-1D光瞳擴(kuò)展器）布局模型來(lái)演示這種能力，該設(shè)備能夠在32°×18°的視場(chǎng)下引導(dǎo)光傳輸。
定義參數(shù)后，單擊“創(chuàng)建結(jié)果”按鈕，然后會(huì)創(chuàng)建出光學(xué)參數(shù)設(shè)置和相應(yīng)的k域布局圖。
選擇的理由如下： 選擇NRZ調(diào)制格式，因?yàn)榻?jīng)NRZ調(diào)制的光信號(hào)具有緊湊的頻譜特性，調(diào)制和調(diào)解結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在10G和一部分40G系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，一直被作為中短距離光纖通信系統(tǒng)中的主要調(diào)制格式，通過(guò)色散管理和終端可調(diào)色散補(bǔ)償技術(shù)，NRZ調(diào)制格式在終端傳輸距離普通光纖獲得良好的光傳輸性能。
五維智能感知——下一代光學(xué)的百年演進(jìn)1個(gè)月前
[21]
2.4 三類工具的協(xié)同：從“光傳輸”到“光編碼”
自由曲面光學(xué)負(fù)責(zé)宏觀波前整形，液體透鏡負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)調(diào)焦，超構(gòu)表面負(fù)責(zé)像素級(jí)的頻譜和偏振編碼。三者的協(xié)同標(biāo)志著光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的根本轉(zhuǎn)變——從追求“完美成像”的光傳輸管道，轉(zhuǎn)向主動(dòng)編碼光場(chǎng)信息的光預(yù)處理單元。進(jìn)入傳感器的不是原始光強(qiáng)分布，而是經(jīng)過(guò)精心編碼的多維特征圖譜。
