1.23-Tb/s per Wavelength Single-Waveguide On-Chip Optical Interconnect Enabled by Mode-division Multiplexing
实验证明，采用片上模分复用和11 $\times$ 11多输入多输出（MIMO）数字信号处理，在单个绝缘体上硅（SOI）多模波导上实现了创纪录的每波长1.23 Tb/s的净容量。
2021-03-31 eess.SP physics.optics
Efficient Quantum Space-Division Multiplexing Using Time-Bin and Phase Encoding in Few-Mode Fibers
本研究将多模光纤空分复用技术应用于时间-相位编码的量子信号，利用单光子探测器死时间消除模式串扰，在8公里少模光纤中实现每秒M量子比特的高效量子传输。
2025-09-05 physics.optics quant-ph
Enhanced Atmospheric Turbulence Resiliency with Successive Interference Cancellation DSP in Mode Division Multiplexing Free-Space Optical Links
我们实验证明了增强的大气湍流弹性在137.8 Gbit/s/模式的模分复用自由空间光通信链路通过应用连续干扰消除数字信号处理算法。通过模分复用链路中的冗余接收信道，进一步增强了湍流弹性。使用市售的模式选择性光子灯、商业转发器和基于空间光调制器的湍流仿真器来执行概念验证演示。在该链路中，成功地以低于硬判决前向纠错极限的平均误比特率发送了5个空间模式，其中每个模式承载34.46吉波特的双极化正交相移键控信号。因此，我们实现了创纪录的高模分复用和偏振分复用信道数为10，创纪录的高线速率为689.23 Gbit/s，和创纪录的高净频谱效率为13.9 bit/s/Hz的模分复用自由空间光学系统中的模拟湍流链路。
2022-07-19 eess.SP physics.optics
Incoherent mode division multiplexing for high-security information encryption
针对相干模分复用易受环境扰动影响的问题，本文提出利用结构随机光束相干度的非相干模分复用加密协议，无需模式正交且容量原则上无上限，可在恶劣环境下实现高精度光信息加密解密。
2023-04-13 physics.optics
Single-shot thermal ghost imaging using wavelength-division multiplexing
鬼成像是一种很有潜力的成像技术，它利用目标场景的相关测量数据，通过一系列模式重建目标场景。受多炮原理的限制，GI通常需要较长的采集时间，并且在动态场景的观察中受到限制。针对这一问题，本文提出了一种基于波分复用技术的单次热鬼像成像方案。具体地说，我们通过调制宽带光源与波长相关的漫射器同时产生数千个图案。这些图案携带场景的空间信息，然后将相关的测量值耦合到光谱仪中进行最终重建。该技术大大提高了虚反射成像的速度，促进了动态虚反射成像的应用。
2018-04-11 physics.optics
SU(N) Representation of Mode Dispersion in a Multimode Optical Fiber: Determining Principal Modes for Mode Division Multiplexing
本发明提出了一种方法来实验性地确定多模光纤中用于模分复用的主模，即，通过高阶横向本征模增加光纤信息容量。主模式是本征模式的特殊线性组合，其在频率上不表现出高达一阶的模式色散。该方法基于模色散的SU（N）表示，由此相应的SU（N）李代数的生成元，即，广义Gell-Mann矩阵预测高阶Stokes参数，其可用于测量光纤输入和输出处的主模。讨论了SU（N）表象在高维希尔伯特空间中单光子纠缠无退相干子空间中的应用。
2013-09-17 physics.optics
Mode-division (de)multiplexing using adiabatic passage and supersymmetric waveguides
模分复用技术的发展是提高信息处理能力的重要一步。在此背景下，我们设计了一个有效的和强大的模式分割（解）复用集成器件的基础上结合空间绝热通道和超对称技术。它由两个相同的阶跃折射率外部波导耦合到一个超对称的中心一个特定的模式内容，防止转移的基本横向电空间模式。沿传播方向设计波导之间的间隔，以优化阶跃折射率波导的第一激发横向电空间模式的空间绝热通道。因此，通过将两个最低空间模式的叠加注入到阶跃折射率左波导中，基模保持在左波导中，而第一激发模式完全传输到右波导。输出结晶度$\mathcal{F}>0.90$获得了广泛的几何参数值和光的波长，达到$\mathcal{F}=0.99$的优化值。
2018-06-01 physics.optics
Five-channel frequency-division multiplexing using low-loss epsilon-near-zero metamaterial waveguide
快速增长的全球数据使用要求更有效的方式来利用稀缺的电磁波谱资源。最近的研究集中在毫米波段（1-10 mm，或30-300 GHz）的有效复用技术的发展，由于未来的无线网络的大可用带宽的承诺。频分复用仍然是最常用的技术之一，以最大限度地提高无线网络的传输容量。基于低损耗ε近零超材料波导的频率选择性隧道效应，我们数值模拟和实验研究了毫米波范围内的五通道频分复用和解复用。我们表明，这种设备架构提供了很大的灵活性，以操纵滤波器的Q因子和不同通道的传输谱，通过改变ε近零超材料波导拓扑结构，并通过在两个ε近零通道之间添加一个标准波导。这种频分复用的策略可以为将来的通信网络有效地分配频谱铺平道路。
2022-06-23 physics.app-ph physics.optics
Deterministic Raman crosstalk effects in amplified wavelength division multiplexing transmission
研究了放大波分复用（WDM）光纤传输线中拉曼串扰的确定性效应。我们证明了N通道传输系统中脉冲幅度的动力学行为可以用N维捕食模型来描述。我们找到了具有非零振幅的平衡态，并通过得到李雅普诺夫函数证明了它们的稳定性。该稳定性与拉曼增益曲线近似的精确细节无关。此外，我们研究了交叉相位调制和拉曼自频移和交叉频移对动力学的影响，并建立了相对于这些扰动的平衡态的稳定性。我们的研究结果提供了一个定量的解释的鲁棒性差分相移键控WDM传输对拉曼串扰的影响。
2010-02-20 physics.optics
Frequency Diversity in Mode-Division Multiplexing Systems
在强模式耦合的情况下，多模光纤的模式增益和损耗以及模式群延迟已知具有明确定义的统计特性。在模分复用中，已知模式相关的增益和损耗引起信道容量的波动，使得有限中断概率下的容量可以显著低于平均容量。当依赖于频率时，依赖于模式的增益和损耗具有与模式群延迟扩展成反比的相干带宽。当模分复用信号占用的带宽远大于相干带宽时，模式相关的增益和损耗在频率上被平均，导致中断容量接近平均容量。发现平均容量和中断容量之间的差与分集阶数的平方根成反比，该分集阶数近似由信号带宽与相干带宽的比率给出。
2011-08-23 physics.optics
Optimization of Dense Wavelength Division Multiplexing demultiplexer with 25GHz uniform channel spacing
本文提出了一种满足ITU-T G.694.1 DWDM系统标准的四通道密集波分复用解复用器，该解复用器采用二维光子晶体正方形谐振腔，由波导和微型正方形谐振腔（MSR）组成，实现对所需波长的滤波。MSR腔体设计有内杆、外杆和耦合杆。随着MSR腔中内杆半径的变化，该腔具有以0.2 nm / 25 GHz信道间隔过滤不同ITU.T G.6941标准波长如1555.3 nm、1555.5 nm、1555.7 nm和1555.9 nm的能力。通过对不同波长的模拟，实现了品质因数为8000，均匀谱线宽度为0.2 nm，传输效率为100%，串扰为-42 dB，封装面积约为395 μ m2。
2016-07-31 physics.optics
Space Division Multiplexing in Optical Fibres
几十年来，光通信技术取得了巨大而稳定的进步，为我们日益信息化的社会和经济提供了关键资源。这些进展主要是在寻找创新方法来增加单根光纤的数据承载能力。在这项研究中，研究人员探索了（并接近最大限度地利用）每一个可用的自由度，甚至商业系统现在也利用时间，波长，偏振和相位的多路复用来加速光纤基础设施中的更多信息。显然，在这些系统中，一个潜在的巨大改进来源尚未开发：光纤可以轻松地支持数百种空间模式，但今天的商业系统（单模或多模）没有尝试将这些用作独立信号的并行通道。
2013-03-15 physics.optics
Learning Enabled Dense Space-division Multiplexing through a Single Multimode Fibre
空分复用技术是光纤通信中一种很有前途的技术，可以提高单根光纤的传输容量。然而，可以复用的信道的数量受到信道之间的串扰的限制，并且复用仅应用于少模或多芯光纤。在这里，我们提出了一个高空间密度信道复用框架，采用深度学习标准多模光纤（MMF）。我们提出了一个概念验证实验系统，由单个光源，单个数字调制器，单个检测摄像机和深度卷积神经网络（CNN）组成，以演示高达400个通道的同时数据传输，其精度接近100%，通过不同类型，直径和长度的MMF。提出了一种新的可扩展的半监督学习模型，使CNN能够实时适应时变的MMF信息通道，克服温度变化和振动等环境变化，并从数百个通道之间的复杂串扰中重建输入数据。这种基于深度学习的方法有望最大限度地利用MMF的空间维度，并打破空分复用中目前的信道数量限制，以用于未来的高容量MMF传输数据链路。
2020-02-05 eess.SP physics.optics
Time-division multiplexing of the orbital angular momentum of light
我们提出了一种光学装置，用于产生一系列的光脉冲，其中的轨道角动量（OAM）的自由度与时间的一个相关。该装置基于环形光学谐振器内的单个$q$板。通过这种方法，我们证明了产生一个训练的脉冲携带的OAM值增加，或者，可替代地，具有规定的OAM叠加状态的脉冲的控制时间序列。最后，我们展示了一个“OAM到时间转换”装置划分不同的输入OAM状态到不同的时间仓。后者的应用程序提供了一个简单的方法来数字螺旋光谱的脉冲光。
2012-02-02 physics.optics
Beaconless Auto-Alignment for Single-Wavelength 5 Tbit/s Mode-Division Multiplexing Free-Space Optical Communications
针对模分复用自由空间光通信中信标对准的复杂性与误差问题，提出一种无信标自动对准系统，实现更高精度与更快捕获，并支持单波长链路创纪录的 5.14 Tbit/s 传输速率。
2024-05-31 eess.SP physics.optics
Fiber radio frequency transfer using bidirectional frequency division multiplexing dissemination
我们报告了一种新的光纤射频（RF）传输方案与双向频分复用（FDM）传播技术的实现。这里，在前向和后向方向上使用适当的双向频率图，以抑制反向散射噪声并确保一个电信信道内的双向传送RF信号的对称性。我们实验证明了在120 km的光链路上传输0.9 GHz信号，相对频率稳定性在1 s时为2.2E-14，在20，000 s时为4.6E-17。在远程站点的相位噪声补偿的实施具有在分支光纤网络上执行RF传输的能力，所提出的技术是大规模科学实验所需要的。
2021-06-01 physics.ins-det physics.optics
Spatial-photonic Ising machine by space-division multiplexing with physically tunable coefficients of a multi-component model
本研究提出空分复用空间光子伊辛机SDM-SPIM，可物理计算多分量伊辛哈密顿量加权和，经背包问题验证有效，还提出动态系数搜索算法提升性能，可结合电子流程实现部分优化。
2023-10-10 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Quantum information processing with space-division multiplexing optical fibres
光纤是我们通信基础设施的重要工具，因为它是光通信的主要传输通道。光纤技术的最新重大进展是空分复用（SDM），其中新的光纤设计和组件基于不同横向光学模式上的光传播建立多个共存的数据通道。同时，在量子信息处理（QIP）领域中已经有许多最新的发展，在诸如计算、通信和计量学的领域中具有新颖的协议和设备。在这里，我们回顾了最近的工作实现QIP协议与SDM光纤，并讨论了新的可能性操纵量子系统的基础上，这项技术。
2020-01-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Neuromorphic computing using wavelength-division multiplexing
光学神经网络（ONN）或光学神经形态硬件加速器有可能大幅提高主流电子处理器的计算能力和能源效率，因为它们具有高达10s太赫兹的超大带宽以及避免来回读写数据的模拟架构。人们采用了不同的复用技术来演示ONN，其中波分复用（WDM）技术充分利用了光学在宽带方面的独特优势。在这里，我们回顾了最近的进展，基于WDM的光网络，重点是使用集成的微梳实现光网络的方法。我们目前的人类图像处理的结果，使用光学卷积加速器在11 Tera操作每秒。开放的挑战和局限性的ONNs，需要解决未来的应用进行了讨论。
2022-09-07 cs.ET physics.optics
Effect of soil temperature on one-way optical frequency transfer through dense-wavelength-division-multiplexing fibre links
本文给出了在载波级密集波分复用（DWDM）光纤网络上进行光频传输的结果。土壤温度变化之间的关系埋在光纤和频率变化的光载波通过光纤建模。土壤温度，测量在不同的深度由荷兰皇家气象研究所（KNMI）进行了比较，通过这个模型观察到的频率变化。通过2x298公里光纤链路的9天光频测量记录与土壤温度数据的比较显示出定性一致。土壤温度模型用于预测较长时期（天-月-年）的链路稳定性。我们表明，单向光频率传播是足够稳定的分布和比较，例如铷频率标准在标准的DWDM光纤网络。
2014-10-16 physics.optics
Design of wavelength division multiplexing devices based on tunable edge states of valley photonic crystals
波分复用（WDM）器件是光子集成电路（PIC）的关键元件。基于硅波导和光子晶体的传统WDM器件由于缺陷的强后向散射引入的高损耗而具有有限的透射率。此外，减少这些设备的占地面积是具有挑战性的。在这里，我们从理论上证明了一个波分复用器件在电信范围内的基础上全介质硅拓扑谷光子晶体（VPC）结构。我们通过调节硅衬底中晶格的物理参数来调节其有效折射率，这可以连续地调节拓扑边缘态的工作波长范围，从而允许设计具有不同信道的WDM器件。WDM器件有两个通道（1470 nm-1523 nm和1548 nm-1609 nm），对比度分别为22.4 dB和24.9 dB。这种控制拓扑边态工作带宽的原理可以普遍应用于各种可集成光子器件的设计，具有广阔的应用前景。
2022-04-09 physics.optics
Towards high-capacity quantum communications by combining wavelength- and time-division multiplexing technologies
光通信系统能够将信息从一个用户发送到另一个用户，通过自由空间或光纤传播的光束，因此如何在更短的时间内发送更大量的信息是一个长期关注的问题，一个有前途的方法是使用光子的不同自由度的复用来并行处理多个信道中独立的大量信息。本文结合波分复用和时分复用技术，利用硅纳米线波导中的四波混频，制备了不同时隙的多频模式时间仓纠缠光子对源，并将纠缠光子独立地分配到3 × 14个波长的信道中，与单信道系统相比，可以显著提高量子通信的比特率。我们的工作为实现大容量量子通信和产生多光子非经典态提供了一条新的途径。
2018-03-06 physics.optics quant-ph
Wavelength-Selective Switches for Mode-Division Multiplexing: Scaling and Performance Analysis
模分复用系统中的波长选择开关是由单模系统中的波长选择开关设计而成的。给定波长的所有模式作为一个单元进行切换，这在具有大量模式耦合的系统中是必要的，并且使容纳给定业务量所需的端口数量最小化。当输入端存在纯模式时，模式传输和耦合系数与模式相关，可以使用简单的模式削波模型计算。当存在多种模式时，模式之间的干扰会改变传输和耦合系数，从而使通带中心频率偏移并改变其带宽。模耦合矩阵用于计算具有最宽或最宽带宽或具有最大中心频率偏移的混合模。在针对渐变折射率光纤、五个模式组和50 GHz信道间隔的特定设计中，单侧带宽可以改变到高达$\pm$ 3.6 GHz。在具有许多级联开关和强模式耦合的系统中，每个开关的端到端响应可以由模式平均传输系数来表征。
2014-09-04 physics.optics
Wavelength-division multiplexing communications using integrated soliton microcomb laser source
在这封信中，我们调查的可行性和性能的波分复用（WDM）光通信使用集成耗散克尔孤子微梳作为多通道激光源。首先，我们证实了由DFB激光器自注入锁定到主微腔直接泵浦的孤子微梳具有足够低的频率和幅度噪声来编码高级数据格式。其次，利用完美孤子晶体来提高每条微梳线的功率水平，使它们可以直接用于数据调制而不需要前置放大。第三，在一个概念验证实验中，我们展示了7通道16-QAM数据传输使用集成的完美孤子微梳作为激光载波，在不同的光纤链路距离和放大器配置获得了良好的数据接收性能。我们的研究表明，完全集成的克尔孤子微梳是可行的，并有利于光数据通信。
2022-06-01 physics.optics
4 X 20 Gbit/s mode division multiplexing over free space using vector modes and a q-plate mode (de)multiplexer
矢量模式是具有空间非均匀偏振状态的空间模式，例如径向和方位角偏振。它们可以在聚焦时产生更小的光斑尺寸和更强的纵向偏振分量。因此，它们被用于许多应用，包括光学捕获和纳米级成像。在这项工作中，矢量模式被用来增加自由空间光通信的信息容量，通过光通信的方法称为模分复用。介绍了一种基于称为q板的液晶技术的用于矢量模式的模式（解）复用器。作为原理的证明，使用模式（解）复用器，四个矢量模式（每个矢量模式在单个波长信道（~ 1550 nm）上携带20 Gbit/s正交相移键控信号，包括聚合80 Gbit/s）在实验台上传输~ 1 m，模式串扰<-16.4 dB（<2%）。在前向纠错阈值下测量了所有矢量模式的误码率，功率惩罚< 3.41dB。
2014-12-08 physics.optics
100 Mfps ghost imaging with wavelength division multiplexing
Graduate School of Natural Science and Technology, Kanazawa University（金泽大学自然科学技术研究学院）；Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Science and Engineering, Kanazawa University（金泽大学理工学研究院机械工程学部）
本研究通过波长分割复用技术实现100Mfps的超快光子鬼成像，突破传统帧率限制，适用于快速动态过程研究。
2025-12-20 physics.optics
Wavelength-division multiplexing optical Ising simulator enabling fully programmable spin couplings and external magnetic fields
本文提出一种波分复用空间光子伊辛机，通过单个空间光调制器和规范变换实现可编程自旋耦合与外部磁场，并在三种自旋模型中验证了多种相变，为大规模组合优化提供了新途径。
2023-03-25 cond-mat.stat-mech cs.ET physics.app-ph
Fast localization and single-pixel imaging of the moving object using time-division multiplexing
当对移动对象成像时，单像素成像会产生运动模糊。本文提出了一种新的单像素成像方法，可以实现快速运动目标的抗运动模糊成像。利用几何矩模式和哈达玛模式对目标的位置信息和图像信息进行时分复用交替编码。在重建过程中，独立提取目标位置信息，并结合运动补偿重建算法，将目标运动与图像信息解耦。结果，获得了抗运动模糊图像和高帧率被摄体位置。实验结果表明，对于相对于成像系统的角速度为0.5rad/s的运动目标，该方法的定位频率为5.55kHz，并逐步重建出伪分辨率为512 × 512的快速运动目标清晰图像。该方法在快速运动目标的单像素成像中具有应用前景。
2022-08-15 eess.IV physics.optics
A theoretical study of subcarrier-wave quantum key distribution system integration with an optical transport network utilizing dense wavelength division multiplexing
ITMO University（ITMO大学）；Leading Research Center ‘National Center of Quantum Internet’, ITMO University（ITMO大学领先研究中心‘国家量子互联网中心’）；Quanttelecom LLC.（Quanttelecom有限责任公司）
本文理论研究了DWDM光传输网络中SCW QKD的性能，考虑拉曼散射、四波混频等噪声，计算了QBER和安全密钥率，发现1310 nm波长优于C波段。
2026-09-09 physics.optics quant-ph
High-Fidelity Optical Monitoring of Laser Powder Bed Fusion via Aperture Division Multiplexing
本文提出孔径分割复用（ADM）方法，通过共用光学元件同时实现激光聚焦与高保真光学监测，并在LPBF试验台上验证其可分辨细至4.3微米的孔隙，为部件疲劳性能的过程内合格鉴定提供新途径。
2024-11-20 physics.optics
Closed-Form Statistics and Design of Mode-Division-Multiplexing Systems Employing Group-Delay Compensation and Mode Permutation
本文针对多模光纤模分复用中群时延扩展问题，提出常规补偿与自补偿两种GD补偿方案，给出闭式统计表达式，并设计优化渐变折射率凹陷包层光纤以提升C波段补偿效果，通过仿真验证了性能改善及复杂度与损耗的权衡。
2025-05-10 physics.optics
Performance evaluation of an integrated photonic convolutional neural network based on delay buffering and wavelength division multiplexing
光子技术为构建高速和高能效的神经网络加速器提供了一种很有前途的方法。在之前提出的光子神经网络中，架构主要是针对全连接层设计的。当在这样的神经网络中执行卷积层时，大规模电光调制阵列严重增加了芯片上的能量耗散。为了提高能效，我们在这里展示了一个专门用于卷积层计算的集成光子架构。光延迟线代替电子器件对光芯片进行数据处理，减小了电光调制阵列的规模。因此，这些部件的能量耗散被减轻。与现有技术相比，由波分复用供电的延迟线的占用面积显著减小，因此制造起来是实用的。我们评估的潜在性能的建议架构在实际制作的组件缺陷。根据结果，良好控制的系统插入损耗，所提出的架构的能源效率将超过以前提出的作品和最先进的电子处理器。我们预计所提出的架构对未来快速节能的卷积神经网络加速器是有益的。
2020-02-28 eess.SP physics.optics
Comb mode converters based on sampled helical gratings
螺旋光栅（HG）实现了光纤引导的轨道角动量（OAM）模的灵活模式转换。取样反射型全息光栅可以实现梳状光谱OAM模的产生和转换。它们可以用于同时过滤波长和转换模式，因此可以应用于具有波分复用和模分复用的混合复用技术。
2019-12-02 physics.optics
Steady information transfer through free-space employing orthogonal aberration mode division multiplexing
在本文中，我们提出并实验证明通过自由空间的信息传输使用的激光束编码与多个正交的像差模式在其相位分布。我们使用Zernike多项式，形成一个完整的基函数来表示像差模式。用户信息被编码为多个泽尼克模式的振幅，其线性组合用于定义发射站中激光束的波前。因此，它需要单相调制设备，因为多路复用是数字地完成的，从而提供了所使用的模式的数量和类型的灵活性。接收站使用波前传感器，该波前传感器从被解码以检索用户信息的单个测量给出所有像差模式的直接测量。传输机制使得能够使用多个模式和每个模式的多个强度来编码用户信息和外部扰动补偿，利用正交模式的完整性。
2019-10-04 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
New orbital angular momentum multiplexing strategy: beyond the capacity limit of free-space optical communication
针对自由空间光通信中OAM复用受限于接收器尺寸和光束扩展的问题，提出IRD-OAM复用策略，在无额外硬件下将容量提升至1238%，或延长距离至403%、缩小接收器至26.9%。
2023-05-20 physics.optics
Dynamic high efficiency 3D meta-holography in visible range with large frames number and high frame rate based on space division multiplexing design
全息图是一种理想的裸眼三维显示方法，而计算全息（CGH）技术使虚拟物体的再现成为可能。然而，普通计算全息器件的像素尺寸较大，导致全息图的应用存在视场窄、双像、多衍射级等不足，而由亚波长结构组成的超颖表面在光的控制方面显示出巨大的潜力，适合于全息图的设计。本文对实现动态元全息图的一些有启发性的工作进行了总结。可见光范围内的高效率、高显示质量的元全息研究工作还不多见，可以显示出大帧数、高帧率、平滑的全息视频。在目前的工作中，我们展示了一种新的设计的元全息在可见光范围内的空分复用元表面的基础上，可以实现228个不同的全息帧和一个非常高的帧速率（最高帧速率，9523 FPS）。此外，超颖表面由具有高效率（超过70%）的氮化硅（SiNx）纳米柱组成。该方法不仅能满足全息显示的需要，而且适用于激光加工、光刻、双光子聚合三维成形、光学信息处理等不同的研究领域。
2019-09-12 physics.optics
An orthogonal-to-non-orthogonal multiplexing format converter
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
针对下一代灵活光网络，提出并演示了一种通用的正交到非正交复用格式转换器，利用基于Talbot处理器实现高速相干光传输网络应用，展示了灵活转换及验证了数字子载波复用密集接入场景。
2026-07-07 physics.optics
Spatial Division Multiplexing for Multiplex Coherent Anti-Stokes Raman Scattering
本文提出利用少模微结构光纤的空间模式复用技术，将窄带泵浦光与宽带超连续谱分别在不同模式中传输并合并，成功实现了自参考多路相干反斯托克斯拉曼散射微光谱学，并分析了其光谱分辨率、信噪比及放大效应。
2023-03-31 physics.optics
Efficiency-boosted semiconductor optical amplifiers via mode-division multiplexing
半导体光放大器（SOA）是许多光子系统的基本构件。然而，它们的功率低效率已经阻碍了运营成本的降低，并且由此产生的热损耗限制了小型化以及更复杂的光子功能（例如大规模开关和光学相控阵列）的实现。在这项工作中，我们展示了显着的增益和效率提高使用额外的自由度的光-模式空间。这是在不改变SOA的材料设计的情况下完成的，因此可以获得高通用性和兼容性。光在不同的导模中被复用，并且在不引入谐振的情况下两次被重新注入到相同的增益部分，从而以宽带方式使相互作用长度加倍。在1560 - 1580 nm波长范围内，在相同的工作电流下，双通SOA的增益比单通SOA高87%，壁插效率高300%。
2023-03-18 physics.app-ph physics.optics
Recent Advancements in Mode Division Multiplexing for Communication and Computation in Silicon Photonics
本文综述硅光子MDM在通信与光计算中的进展，并给出兼容标准220 nm工艺、覆盖多种关键器件的经典与逆向设计组件库。
2024-04-04 physics.app-ph physics.optics
Flexible on-chip mode-division switching with a new mode converter design
光纤多模通信已经取得了一些重大进展。并且最近报道了在片上通信中实现模分复用（MDM）的重要努力。由于缺少能在不同波导模式之间自由实现模式转换功能的模式转换器，灵活的片上模分切换通信很少有报道。在这里，我们展示了模式转换器的第一个演示，它可以转换任意波导模式到任何其他模式的帮助下，相位调谐。利用该模式转换器，提出了两种灵活的片上模分开关结构。该架构与波分复用（WDM）兼容，可以进一步扩展片上通信带宽。我们的演示表明，在完全灵活的，密集的，片上光网络的愿景模分交换的巨大潜力。
2017-12-05 physics.app-ph physics.optics
On-chip wavelength division multiplexing by angled multimode interferometer fabricated on erbium-doped thin film lithium niobate on insulator
本文在掺铒薄膜铌酸锂平台上，利用光刻辅助化学机械刻蚀技术制备了基于角度多模干涉仪的低损耗波分复用器，工作于铒离子泵浦与发射波段，插入损耗低于0.7 dB，C波段3-dB带宽超过20 nm，并通过上转换荧光验证了多模干涉特性。
2024-01-11 physics.app-ph physics.optics
Scalable photonic reinforcement learning by time-division multiplexing of laser chaos
National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）；Saitama University（埼玉大学）；University of Yamanashi（山梨大学）；Nagahama Institute of Bio-Science and Technology（长滨生物科学与技术学院）；Nagoya University（名古屋大学）；Tokyo University of Science（东京理科大学）
强化学习涉及动态和不确定环境中的决策，并构成人工智能的关键要素。在我们以前的工作中，我们通过实验证明了激光器的超快混沌振荡动力学可以有效地解决双臂强盗问题，这需要关于一类称为探索-开发困境的困难权衡的决策。然而，在该研究中仅采用了两种选择，因此，基于激光-混沌的强化学习的可扩展性应该得到澄清。在这项研究中，我们展示了一个可扩展的，流水线的原则，解决多臂强盗问题，通过引入时分复用的混沌振荡超快时间序列。本报告介绍了成功解决多达64个武器的强盗问题的实验演示。还提供了详细的分析，包括在不同的物理条件下产生的激光混沌信号之间的性能比较，这与时间序列中固有的扩散性相吻合。这项研究通过利用光波的高带宽和实用的使能技术为超快强化学习铺平了道路。
2018-03-26 cs.AI cs.ET physics.data-an
Spatial and polarization division multiplexing harnessing on-chip optical beam forming
片上空间和偏振复用技术已经成为提高集成光收发器带宽的一种有力策略。最先进的多路复用器需要精确控制不同导光模式之间的相对相位或空间分布，严重损害了器件的带宽和性能。为了克服这一限制，我们提出了一种新的方法的基础上集成波导和光束的导模之间的耦合在芯片平面上自由传播。导模和自由传播光束之间的倏逝波耦合的工程允许具有最先进性能的空间和偏振复用。为了证明这种方法的潜力和多功能性，我们已经开发了一个双偏振复用链路和三模复用链路使用标准的220 nm厚的绝缘体上硅技术。双偏振链路显示出180 nm的测量-35 dB串扰带宽，而三模链路显示出195 nm的-20 dB串扰带宽。这些带宽覆盖S、C、L和U通信频带。我们使用这些链路来演示每个40 Gbps的两个和三个非归零信号的无差错传输（误码率< 10-9），对于双极化和三模式链路，功率惩罚分别低于0.08 dB和1.5 dB。这里针对两种偏振和三种模式所展示的方法也适用于未来更复杂的复用方案的实现。
2022-12-25 physics.app-ph physics.optics
Microwave-to-optical conversion in a room-temperature $^{87}$Rb vapor with frequency-division multiplexing control
本文利用室温铷原子蒸气实现了可调谐550 MHz范围的相干微波到光波转换，并演示了频分复用、多信道转换及幅度控制，为频域量子比特的量子信息处理提供了新途径。
2023-12-04 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Efficient experimental quantum fingerprinting with wavelength division multiplexing
量子通信复杂度研究的是利用量子态进行信息通信的效率（即实现某项任务所需的最小通信量）。一个代表性的例子是量子指纹，其中考虑了同时消息传递模型，并且最小通信量可以指数地小于经典指纹协议。基于一个实用的量子指纹协议的实验演示，其中相干态用于构建指纹，成功地显示了量子指纹的优越性。然而，由于使用相干态，该相干量子指纹（CQF）协议中的通信时间增加。此外，在这些实验演示中传达的最小信息量在很大程度上受到单光子探测器暗计数的限制。在这里，我们提出了提高现有的CQF协议的性能，通过应用波分复用（WDM）和多个波长信道的同时检测。我们表明，新的WDM-CQF协议可以潜在地减少通信时间显着。更重要的是，在相同的实验参数下，与原CQF协议相比，新方案的通信量大大减少。WDM-CQF协议使用的波长信道越多，所需的通信量就越少。我们还进行了一个概念验证的实验演示新的WDM-CQF协议与6个波长信道。实验结果进一步验证了采用WDM的新方案不仅优于经典的CQF协议，而且将原CQF协议所需的通信量减少了一半以上。
2020-05-12 physics.optics quant-ph
Multiprobe time reversal for high-fidelity vortex-mode-division multiplexing over a turbulent free-space link
光子的轨道角动量（OAM）为通过模分复用（MDM）提高自由空间量子密钥分发（QKD）的安全密钥速率提供了一个自由度。然而，大气湍流会导致大量的模式串扰，这是自由空间QKD的MDM长期面临的挑战。在这里，我们表明，多个探测光束的时间反演波前的数字生成是一种有效的方法，用于减轻大气湍流。我们通过实验表征七个OAM模式传播后，通过340米的室外自由空间链路，并观察到平均模式串扰低至13.2%，通过实施实时时间反转。当模间距$Δ\ell$为2时，串扰可进一步降低到3.4%。我们实现了一个经典的MDM系统的原理证明演示，并通过使用时间反转的比特错误率从$3.6\times 10^{-3}$减少到小于$1.3\times 10^{-7}$。我们还提出了一个实用的和可扩展的方案，高速，模式复用QKD通过湍流链路。通过使用更快的设备可以进一步减小模态串扰。我们的方法可以是有用的各种自由空间的应用，需要串扰抑制。
2021-03-03 physics.ao-ph physics.app-ph physics.optics
