Wavelength division multiplexed and double-port pumped time-bin entangled photon pair generation using Si ring resonator
报道了一种利用半径为10 μm的硅环形腔实现时分复用的通信波段时间仓纠缠光子对源。该紧凑型谐振器具有两个插入端口和两个分出端口。通过连续激光泵浦一个插入端口，我们证明了在电信C波段的两个波分复用的时间仓纠缠光子对的有效产生，它们从一个分出端口出来，然后通过波长滤波器分裂成信号光子和空闲光子。谐振器结构增强了用于对生成的四波混频。此外，我们演示了双端口泵浦，其中两个反向传播的泵浦光注入从两个下降端口同时产生纠缠。我们成功地观察到高度纠缠的输出从两个下降端口。令人惊讶的是，在每个下降端口的计数率甚至增加了两倍的单口泵送。这种观察的可能机制进行了讨论。我们的技术允许有效地使用硅环谐振器，并扩大其功能的各种应用。
2017-02-09 physics.optics quant-ph
Arbitrarily routed mode-division multiplexed photonic circuits for dense integration
模分多路复用（MDM）通过将信息编码在正交导模上而成为用于大容量数据通信的使能技术。然而，由于模间串扰和模泄漏的限制，多模波导的片上布线占用太大的芯片面积。最近，已经做出了许多努力来缩小单个元件的覆盖区，如弯曲和交叉，但是对于三模式复用信号，器件仍然占据> 10 × 10 μ m2的覆盖区，并且高速信号传输尚未得到证明。在这项工作中，我们展示了第一MDM电路的基础上，数字化的元结构，具有非常紧凑的足迹。三模弯曲的半径仅为3.9 μm，交叉的覆盖区仅为8x8 um 2。3 × 100 Gbit/s模复用信号通过由许多急弯和紧凑交叉组成的电路任意路由，误码率在前向纠错限制之下。这项工作是MDM光子集成电路大规模和密集集成的重要一步。
2018-12-07 physics.app-ph physics.optics
Experimental space-division multiplexed polarization-entanglement distribution through 12 paths of a multicore fiber
量子技术的发展和广泛应用在很大程度上依赖于量子通信信道的纠缠度。空分复用（SDM）增强了经典电信中的信道容量，并有可能将这一想法转移到使用当前基础设施的量子通信中。在这里，我们展示了一个SDM的偏振纠缠光子超过411米长的19芯多芯光纤分布偏振纠缠光子对通过多达12个通道同时进行。多路复用传输的质量由每对相对芯的高偏振可见度和CHSH贝尔不等式违反来证明。我们的分配方案在24小时内显示出高稳定性，无需任何主动偏振稳定，并且可以毫不费力地适应更多的通道。该技术增加了量子信道容量，并允许基于单个纠缠光子对源的多用户量子网络的可靠实现。
2021-11-16 physics.optics quant-ph
Space-division multiplexed quantum key distribution exploiting multi-plane light conversion for few-mode fibers
TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Fraunhofer IIS（弗劳恩霍夫应用研究促进协会IIS研究所）
研究利用多平面光转换实现少模光纤的空分复用量子密钥分发，通过单独单模光纤选择性激发模式，经MPLC分离到不同端口，演示了空间复用BBM92 QKD方案，给出复用链路量子误码率，为相关量子网络架构提供支持。
2026-07-24 physics.optics quant-ph
Implementation of space-division multiplexed entanglement-based quantum cryptography over multicore fiber
本文在19芯多芯光纤中实验实现空分复用的纠缠量子密钥分发，利用SPDC光子对动量相关性将偏振纠缠光子对送入不同纤芯，并在411米传输后评估6芯与12芯配置的密钥率提升。
2024-01-09 physics.optics quant-ph
Dense Wavelength Division Multiplexed Quantum Key Distribution Using Entangled Photons
量子密钥分发（QKD）使双方能够通过交换光子量子态在潜在的敌对信道上建立密钥，这依赖于窃听者不可能在不以可检测的方式干扰这些光子的情况下窃听量子信道的事实[1]。在这里，我们介绍了一个大字母表量子密钥分配协议，使最佳利用纠缠光子的时间和光谱相关性，达到独立的基态（施密特数）的最大数量，并使每个光子的信息量极高，同时具有最佳的密钥生成速率。该协议，我们称之为“密集波分复用量子密钥分发”（DWDM-QKD），通过自发参量下转换产生的光子对的时间和光谱纠缠的共轭性质来获得其安全性。通过使用频谱和时间基础的组合，我们可以调整协议的资源效率。我们表明，DWDM-QKD是非常适合接近最佳的密钥生成速率使用当今的源，检测器，和DWDM光网络从经典的通信，以及新兴的光互连和光子集成芯片（PIC）系统。
2011-10-21 physics.optics quant-ph
Scalable intensity-based photonic matrix-vector multiplication processor using single-wavelength time-division-multiplexed signals
本研究提出一种基于时分复用的可扩展光子矩阵-向量乘法处理器，仅使用单波长强度调制信号避免相干检测，在SOI平台制造32通道处理器并用于CNN手写数字识别，实现93.47%准确率。
2025-02-08 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Modal Statistics in Mode-Division-Multiplexed Systems using Mode Scramblers (Extended)
针对多模光纤组间耦合弱的问题，提出模式扰频器设计标准（矩阵本原、非主导特征值近零），通过分析其对长距链路群延迟和模式损耗的影响，实现强随机耦合并降低群延迟累积，提升链路性能。
2025-02-20 physics.optics
Scalable orthogonal delay-division multiplexed OEO artificial neural network trained for TI-ADC equalization
提出一种基于正交延迟复用和自零差检测的片上OEO人工神经网络信号方案，支持31x31神经元并低功耗运行，在TI-ADC非线性均衡中实现超4 ENOB，适用于宽带低延迟信号处理。
2023-10-19 cs.ET physics.optics
Evaluate the Performance of Optical Cross Connect Based on Fiber Bragg Grating under Different Bit Rate
在波分复用（WDM）光网络中，带内和/或带间串扰在限制OXC子系统的实际实现中起主要作用。同样，光纤布拉格光栅（FBG）由于其特性而成为光纤通信和传感领域的非常重要的元件。串扰源与OXC的不同单独组件有关。本文建立了一个分析模型来评估基于光纤布拉格光栅的光交叉连接的性能，提出了一种新的传输光纤布拉格光栅的方案，为不同的波长分离，并确定了在不同的比特率的光波分复用交叉连接拓扑的误码率和功率损失。
2012-03-14 physics.optics
Programmable Photonic Unitary Processor Enables Parametrized Differentiable Long-Haul Spatial Division Multiplexed Transmission
NTT Device Technology Laboratories（NTT设备技术实验室）；NTT Network Innovation Laboratories（NTT网络创新实验室）；NTT Basic Research Laboratories（NTT基础研究实验室）；NTT Nanophotonics Center（NTT纳米光子学中心）
本文提出参数化空分复用传输，利用可编程光子酉处理器在中继节点直接优化信道，减少数字后处理负载，并通过可微模型和梯度算法实现1300公里三模光纤实验验证。
2025-05-23 cs.LG physics.app-ph physics.optics
A novel space division multiplexing system for free space optical communications
提出了一种基于空间相位编码的空分复用（SDM）技术，为自由空间光通信中的轨道角动量复用（OAM）等传统空分复用技术提供了新的视角。在我们的方案中，高斯光束被一组空间相位掩模复用，然后通过球面透镜在傅里叶域中传输。另一个相位掩模由两个透镜夹着，其图案匹配，用于解复用相应的通道。提出并分析了平面线性编码、径向线性编码和径向方位混合线性编码三种不同的相位掩模。利用这些相位编码方法成功地实现了高斯光束的复用和解复用。我们证明了OAM复用和径向相位编码的结合可以进一步提高自由空间的通信容量
2013-08-29 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
Stroboscopic detection of multi-colloidal hydrodynamics using time-multiplexed optical tweezers
时分复用技术为在短时间尺度下研究光阱中的多胶体相互作用提供了一个有吸引力的机会。在本文中，我们展示了一个频闪系统，能够任意控制多个被困胶体在kHz的速率感测，并验证它使用几个简单的多胶体实验。我们希望这种方法将有利于组胶体流体动力学和系统的活性胶体的研究，特别是在时间的灵敏度超过基于相机的位置传感是必需的。此外，我们的多路复用技术还可以实现对环境异常、胶体形状变形和其他粒子散射干扰的鲁棒校准。
2020-05-24 cond-mat.soft physics.ins-det physics.optics
Mode-Dependent Loss and Gain: Statistics and Effect on Mode-Division Multiplexing
在多模光纤传输系统中，模式相关的损耗和增益（统称为MDL）造成了基本的性能限制。在强模式耦合的制度中，MDL的统计数据（以分贝或对数功率增益单位表示）可以通过小MDL区域中的零迹高斯酉系综的本征值分布来描述，该小MDL区域预期对实际长距离传输感兴趣。研究了在MDL存在的情况下，模分复用系统的信息论信道容量，包括有和没有信道状态信息时的平均容量和中断容量。
2011-05-18 math.PR physics.optics
Coherent WDM Systems Using in-Line Semiconductor Optical Amplifiers
本文首次提出了采用半导体光放大器作为在线放大器的多跨波分复用相干传输系统中的非线性信号传输理论。严格的推导，基于时域一阶微扰理论，详细开发。最终结果是所接收的采样光电流的信噪比的表达式，包括来自噪声、光纤引起的非线性失真和光纤引起的非线性失真的贡献。
2017-11-16 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
Cascaded multiplexed optical link on a telecommunication network for frequency dissemination
我们演示了一个级联的光链路的超稳定频率传播包括两个补偿链路的150公里和一个中继站。每条链路包括114公里的互联网光纤，通过密集波分复用技术同时传输数据流量，并通过电信网络的两个路由中心。使用双向光分插复用器将光参考信号插入到通信网络中并从通信网络中提取光参考信号。中继站自主运行，确保两条链路上的噪声补偿和超稳定的信号光再生。经补偿的链路在1秒测量时间显示出3 \times 10-15的分数频率不稳定性，在20小时显示出5 \times 10-20的分数频率不稳定性。这项工作为通过互联网在遥远的实验室之间广泛传播超稳定的光学时钟信号铺平了道路。
2010-09-27 physics.ins-det physics.optics quant-ph
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
A mode-multiplexed photonic integrated vector dot-product core from inverse design
针对传统模分复用光子设计尺寸过大限制可扩展性的问题，利用逆向设计提出一种5 um x 3 um的超紧凑光子矢量点积计算核心，集成模式复用与相干混合功能，并实验验证了复数乘法与光流运动估计。
2024-02-09 eess.SP physics.optics
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
Scheme for sub-shot-noise transmission measurement using a time multiplexed single-photon source
光学量子精密测量的一个有希望的结果是在透射或吸收测量中实现亚散粒噪声性能的能力。这是由于量子光束的光强度的不确定性相对于经典光束显着较低。在这项工作中，我们模拟的实验结果，使用多路复用的单光子源的基础上对连续自发参量下转换（SPDC），其次是时间复用设置与二进制时间分割策略，考虑几种类型的实验损失。对于这样的源，输出信号的亚泊松统计是实现亚散粒噪声性能的关键。我们比较的数值结果与两个典型的限制：散粒噪声限制（使用相干源实现）和量子限制（获得一个理想的光子数Fock状态作为输入源）。我们还研究了阈值探测器可以使用的条件，以及输入光波动对测量误差的影响。结果表明，子散粒噪声性能可以实现，即使不使用数分辨检测器，改善因子的范围从1.5到2。这种技术将允许使用超低光强度和最小的生物或其他易碎样品的破坏，以合理的不确定性测量样品的光吸收。
2020-12-03 physics.optics quant-ph
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
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
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
Ultra-sensitive graphene-based electro-optic sensors for optically-multiplexed neural recording
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Carnegie Mellon Neuroscience Institute（卡内基梅隆神经科学研究所）
该研究提出了一种基于石墨烯的光电传感器，通过光复用技术实现高灵敏度的神经信号记录，展示了在小鼠脑组织中检测到25μV的神经信号，并实现了单波导上10个传感器的复用记录。
2026-01-07 cs.SY eess.SY physics.ins-det
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
Real-Time Dynamic Crosstalk Tracking and Compensation via Photonic Blind Source Separation
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
该研究结合硅光子处理器与FPGA控制后端，通过光子盲源分离实现少模光纤传输中动态模间串扰的实时跟踪补偿，维持低误码率与低延迟，为高速IM/DD空分复用链路提供实用方案。
2026-08-10 physics.optics
