A new architecture for high speed core-selective switch for multicore fibers
本研究提出了一种基于多芯干涉的高速芯选择性开关新架构，可在0.7微秒内切换输出，芯间串扰低于-18 dB，首次在真实多芯光纤网络中实现了比现有商业设备快三个数量级的光信号切换。
2024-11-26 eess.SP quant-ph
Space-division multiplexing for fiber-wireless communications
我们设想将光空分复用（SDM）技术应用于下一代光纤-无线通信，以提高最终用户容量，提供自适应的射频-光子接口。该方法依赖于光纤分布式信号处理的概念，其中SDM光纤不仅提供无线电接入分布，而且提供宽带微波光子信号处理。特别是，我们介绍了两种不同的SDM光纤技术：色散工程异构多芯光纤链路和基于同质多芯光纤中光栅的选择性铭刻而构建的多腔设备。
2018-10-29 eess.SP
Fundamentals of Optical Fiber Sensing Schemes Based on Coherent Optical Time Domain Reflectometry: Signal Under Dynamic Temperature Conditions
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；DTU Electro, Technical University of Denmark（丹麦技术大学电气工程系）；Adtran Networks SE（阿德兰网络有限公司）
本文通过理论、算法和实验研究，基于相干检测的φ-OTDR实现温度传感，提出物理模型揭示相位编码累积温度变化而幅度仅局部敏感，并开发了温度事件检测与剖面重建的鲁棒算法。
2026-07-01 eess.SP physics.optics
Pilot-Aided Joint-Channel Carrier-Phase Estimation in Space-Division Multiplexed Multicore Fiber Transmission
研究了相位相关噪声下空分复用多芯光纤（MCF）传输中导频辅助联合信道载波相位估计（CPE）的性能。为此，一个系统模型描述未编码的MCF传输的相位噪声包括一个共同的激光相位噪声，除了核心和偏振特定的相位漂移，介绍。然后，它表明，系统模型可以被视为一个特殊的情况下，多维随机游走相位噪声模型。该模型的导频辅助CPE算法被用来评估两种策略，即联合信道和每信道CPE。为了量化这两种策略之间的性能差异，他们各自的相位噪声容限进行评估，通过Monte Carlo模拟不同的调制格式，导频开销，激光线宽，空间信道的数量，和跨信道的相位噪声相关度的未编码传输。对于20 GBd的传输与200 kHz的组合激光线宽和1%的导频开销，联合信道CPE产生高达3.4 dB的提高功率效率或25.5%的信息速率增加。此外，通过MCF传输实验，验证了系统模型，并对不同调制格式的未编码传输的误码率性能与传输距离的关系进行了比较。通过使用联合信道CPE，对于1%的导频开销，观察到传输范围增加高达21%。
2019-10-13 eess.SP
Interferometric single-pixel imaging with a multicore fiber
本文将多芯光纤无透镜单像素成像建模为干涉矩阵的对称秩一投影，并通过受限等距分析与实验证明随机 SLM 测量可在线性采样复杂度下重建稀疏图像。
2023-07-17 eess.SP
Monitoring of Optical Networks Using Correlation-Aided Time-Domain Reflectometry with Direct and Coherent Detection
本文提出基于相关OTDR并结合直接与相干检测的光网络传输路径监测方法，实现皮秒级延迟测量及光纤附近动态效应监测。
2023-06-06 eess.SP physics.optics
Beyond the Limitation of Pulse Width in Optical Time-domain Reflectometry
光时域反射计（OTDR）是分布式时域光纤传感技术的基础。通过将脉冲光注入光纤，可以基于光飞行时间获得事件的距离信息。沿光纤长度的最小可分辨事件间隔称为空间分辨率，其由光脉冲宽度决定。通过减小脉冲宽度，可以提高空间分辨率。然而，与此同时，系统的信噪比下降，并且需要更高速度的设备。为了解决这个问题，已经提出了诸如迭代细分、反褶积和神经网络的数据处理方法。但是，它们都有一些缺点，因此没有得到广泛应用。在这里，我们提出并实验证明了基于深度卷积神经网络的OTDR反卷积神经网络。建立了一个简化的OTDR模型，以生成大量的训练数据。通过优化网络结构和训练数据，实现了有效的OTDR反褶积。仿真和实验结果表明，该神经网络可以实现更准确的反褶积比传统的反褶积算法具有更高的信噪比。
2022-03-14 eess.SP physics.optics
Latency Measurement of 100 km Fiber Using Correlation-OTDR
利用C-OTDR（Correlation-Optical Time Domain Reflectometry）技术对100 km光纤的时延进行了测量，测量精度达到皮秒级。基于迭代49次测量，我们计算出往返延迟值之间的标准差为12 ps。为了验证反射测量，我们使用了没有反射器的单程设置，其显示出仅11 ps的最大差异。
2020-11-25 eess.SP
Real-Time Diverse Fiber Sensing Multi-Event Detection using Phase OTDR Measurements
Adtran Networks SE（阿德拉顿网络有限公司）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文提出一种基于相位OTDR的实时多事件检测系统，可同时识别风致光纤移动、车辆移动和音频特征并可视化。
2025-11-10 eess.SP
Accurate Measurement of Propagation Delay in a Multi-Span Optical Link
提出了相关光时域反射技术（C-OTDR）的原理，用于精确测量多跨光纤链路中的传输时延。在反射模式下测量传输光纤的延迟，而在透射模式下测量单向节点分量。为了准确划分，需要在各部分之间划分反射器。
2019-12-11 eess.SP
RF photonic delay lines using space-division multiplexing
我们回顾了我们最近的工作分散工程异质多芯光纤链路设计作为射频信号的可调真时间延迟线。这种方法允许在光纤-无线通信的背景下实现光纤分布式信号处理，在相同的光纤介质中提供射频接入分布和信号处理。我们展示了如何设计沟槽辅助异质多芯光纤，以满足采样的真实时间延迟线操作的要求，同时确保低水平的串扰，弯曲灵敏度和公差可能的制造误差。所设计的射频光子延迟线的性能进行评估的可调谐微波信号滤波和相控阵天线的光波束形成的背景下。
2018-10-29 eess.SP physics.app-ph
First Transmission of a 12D Format Across 3 Coupled Spatial Modes of a 3-Core Coupled-Core Fiber at a Spectral Efficiency of 4 bits/s/Hz
我们展示了一个新的十二维调制格式的第一个传输在三芯耦合芯多芯光纤。该格式占用了一个单一的时隙，跨越所有三个线性耦合的空间模式，并显示出改善MI和GMI传输后相比，PDM-QPSK。
2019-09-24 eess.SP
Optical fiber for remote sensing with high spatial resolution
讨论了光纤作为传感器以及用于感测数据的传输介质的使用，使得能够在数十公里的距离处使用没有电源的光学有源传感器。取决于询问系统，可以实现小于一毫米的空间分辨率。基本的传感原理是光时域反射计（OTDR），其具有瑞利反向散射或菲涅耳反射信号的直接检测或相干检测。通过发射序列和接收信号之间的互相关来提高空间分辨率。
2022-07-06 eess.SP physics.optics
Remote Sensing with High Spatial Resolution
提出基于相关辅助相敏光时域反射的分布式光纤传感方法，利用相关性实现高空间分辨率，并通过多类应用验证其效果。
2024-12-02 eess.SP
Convolutional Neural Networks for Reflective Event Detection and Characterization in Fiber Optical Links Given Noisy OTDR Signals
ADVA Optical Networking SE（ADVA光网络公司）；Kiel University（基尔大学）
快速、准确地检测和定位光缆故障对保证光网络的生存性和可靠性至关重要。因此，迫切需要开发一种自动和可靠的算法，用于利用由光时域反射仪（OTDR）仪器获得的遥测数据进行实时光纤故障检测和诊断。在本文中，我们提出了一种新的基于卷积神经网络（CNN）的数据驱动的方法来检测和表征的光纤反射故障给定的噪声模拟OTDR数据，其SNR（信噪比）值从0 dB到30 dB变化，结合反射事件模式。在我们的模拟中，我们实现了更高的检测能力，低误报率和更大的定位精度，即使在低信噪比值相比，传统的技术。
2022-03-19 cs.LG eess.SP
Multi-core fiber enabled fading noise suppression in ϕ-OFDR based quantitative distributed vibration sensing
相干衰落一直被认为是基于相敏光频域反射计（OFDR）的分布式光纤传感中的关键问题。在这里，我们报告了一种方法，用于衰落噪声抑制的多芯光纤OFDR。通过利用每个芯中反射率分布的随机性的独立性质，通过对来自具有不同衰落分布的每个芯的瑞利后向散射迹线应用加权矢量平均，可以有效地减轻由于衰落现象引起的剧烈相位波动。对于每个纤芯，相对于感兴趣的外部激励具有一致的线性响应，对具有商用七芯光纤的所提出的OFDR的演示已经实现了高度灵敏的定量分布式振动感测，其具有沿着500 m光纤的约2.2 nm的长度精度和2 cm的感测分辨率，对应于高达约4 E-5的范围分辨率因子。该方法具有远距离、高灵敏度、高分辨率和抗衰落等特点，在各种传感技术中具有广阔的应用前景。
2022-05-03 eess.SP physics.optics
Physics-oriented learning of nonlinear Schrödinger equation: optical fiber loss and dispersion profile identification
在光纤通信中，非线性薛定谔方程（NLSE）的系统辨识（SI）长期以来主要用于光纤非线性补偿（NLC）。最近的一项调查将数字反向传播（DBP）等行为模型方法与神经网络（NN）等数据驱动方法相结合。这些工作旨在获得更多的NLC增益;然而，通过将我们的注意力引导到这样的SI过程中的学习参数，系统状态信息，即，光纤参数，将可能被提取。在这里，我们证明了基于NN的DBP中学习参数的基于模型的优化和可解释性，使传输线监测成为可能，完全提取实际的在线NLSE参数分布。具体而言，我们证明了纵向损耗和色散曲线沿多跨链路可以得到一次，直接从数据承载信号，而无需任何专用的模拟设备，如光时域反射仪。我们将该方法应用于长距离（~ 2，080 km）链路，并测试了各种链路条件，包括插入的额外损耗，不同的光纤输入功率和非均匀电平图。测量性能也被调查方面的测量范围，精度，和光纤发射功率。这些结果提供了一个路径简化和自动化的网络管理作为DBP的另一个应用。
2021-04-13 eess.SP physics.optics
Optical Fiber Fault Detection and Localization in a Noisy OTDR Trace Based on Denoising Convolutional Autoencoder and Bidirectional Long Short-Term Memory
ADVA Optical Networking SE（ADVA光网络公司）；Kiel University (CAU)（基尔大学（克里斯蒂安-阿尔布雷希茨大学））
光时域反射计（OTDR）已被广泛用于表征光纤链路以及用于检测和定位光纤故障。OTDR迹线容易被不同种类的噪声扭曲，导致后向散射信号的模糊，从而导致误导性解释和更繁琐的事件检测任务。为了解决这个问题，提出了一种新的方法结合去噪卷积自动编码器（DCAE）和双向长短期记忆（BiLSTM），其中前者用于OTDR信号的噪声去除，后者用于故障检测，定位和诊断与去噪信号作为输入。所提出的方法适用于不同水平的输入SNR范围从-5 dB到15 dB的噪声OTDR信号。实验结果表明：（i）DCAE在对OTDR迹线进行去噪方面是有效的，并且优于其他深度学习技术和传统的去噪方法;（ii）BiLSTM实现了96.7%的高检测和诊断准确率，与使用噪声OTDR信号训练的相同模型的性能相比，提高了13.74%。
2022-03-19 cs.LG eess.SP
Fault Monitoring in Passive Optical Networks using Machine Learning Techniques
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；ADVA Optical Networking SE（ADVA光学网络股份公司）；ADVA Network Security GmbH（ADVA网络安全有限公司）；Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学）
本文针对无源光网络中因分支反射重叠而难以识别故障ONU的问题，提出多种机器学习故障监测方法，并利用实验OTDR数据验证其有效性。
2023-07-08 cs.LG cs.NI eess.SP
High-speed PAM4-based Optical SDM Interconnects with Directly Modulated Long-wavelength VCSEL
报道了利用1.5 μm单模垂直腔面发射激光器（SM-VCSEL）在7芯多芯光纤上实现PAM-4高速传输的实验。我们已经成功地在光背靠背中使用VCSEL生成了高达70 Gbaud的4级脉冲幅度调制（PAM-4）信号，并在每个纤芯中通过1 km色散未补偿和10 km色散补偿传输了50 Gbaud PAM-4信号，从而在7芯光纤上实现了700 Gbps的总数据吞吐量。此外，还示出了在1-km上的56 Gbaud PAM-4，由此不幸的是，并非所有核都提供用于7%开销硬判决前向纠错（7%OH HDFEC）的所需的3.8 $\times$ 10 $^{-3}$误比特率（BER）。VCSEL的有限带宽和光纤的不利色散通过基于精确的端到端信道特性的预均衡来抑制。通过数字后均衡，所有内核的BER性能均低于7% OH-HDFEC限值。实验结果表明，在数据中心实现大容量、紧凑型短距离光互连方面具有巨大的潜力。
2018-11-13 cs.NI eess.SP
