量子通信

• 量子密钥分发网络国际标准研究进展

  赵永利;王亚子;刘宇航;郁小松;

  为应对量子计算对传统密码体系的威胁并推动量子密钥分发（QKD）网络从实验走向规模化应用，系统梳理了国际QKD标准化组织在协议架构、安全评测与网络互联等方面的最新进展，分析了现有标准在设备无关安全性、跨域互操作性等方面的不足。研究总结了QKD技术在传输距离、成码率及集成化等方面的突破，提出了面向大规模组网的关键标准化路径，包括构建统一接口协议、强化跨组织协同、推进星地一体化标准建设等。最后，展望了QKD组网的未来布局。

  2025年05期 v.49;No.350 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1456K]
  

光器件

• 连续域束缚态与反连续域束缚态在集成光子器件的应用研究

  时尧成;刘卫喜;陈元辰;许弘楠;

  光子连续域束缚态（BIC）及其互补的反连续域束缚态（anti-BIC）为集成光子器件的性能突破提供了全新物理机制。BIC具备卓越的光场局域能力和极高的品质因子，而anti-BIC则能显著提高辐射损耗。综述了光子BIC及anti-BIC这一新兴物理机制在集成光子学中的研究进展。重点探讨了BIC和anti-BIC在低损耗波导、光栅天线、高Q微腔及起偏器中的应用，彰显了二者在光场调控、传感、调制与偏振处理等方面的巨大潜力，并展望了其在通信、传感、计算与量子技术等领域的应用前景。

  2025年05期 v.49;No.350 10-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1154K]
  

可见光通信

• 逆反射光通感一体化系统研究进展

  陈晨;王伟任;万欣;曾志宏;王登科;

  为突破射频通感一体化（ISAC）系统的带宽瓶颈并提升光无线通信的传输距离与感知精度，系统研究了逆反射光通感一体化（RO-ISAC）系统，重点围绕信道建模、波形设计与双向传输机制展开分析。通过建立点光源与面光源感知信道模型，设计了脉冲序列感知-脉冲位置调制（PSS-PPM）、融合脉冲幅度调制（PAM）、限幅正交频分复用（OFDM）等多种通感融合波形，并提出了基于时分双工与波分双工的双向传输方案以抑制干扰。研究结果表明，RO-ISAC系统在室内、无人机及水下等多种典型场景中均可实现高精度感知与大容量通信，具备良好的应用前景。

  2025年05期 v.49;No.350 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1152K]
  

• 离散小波变换的超奈奎斯特速率无线光FBMC通信系统性能

  曹明华;韩生春;张悦;张霞;陈轩;张凌雲;

  为消除厄米特对称（Hermitian Symmetry）对滤波器组多载波（FBMC）在无线光通信（WOC）系统中的限制问题，提出了一种将离散小波变换（DWT）应用到光FBMC的新方案，并引入超奈奎斯特（FTN）技术提高系统频谱效率。采用蒙特卡洛法对系统的误码率、峰均比（PAPR）、频谱效率和复杂度进行了分析，并与传统方案进行了对比。仿真结果表明：与直流偏置光（DCO）-FBMC和非对称限幅光（ACO）-FBMC相比，DWT-FBMC系统在误码率为10~(-4)时信噪比提升约5、2 dB，频谱效率分别提高了1.5、1 bit·s~(-1)·Hz~(-1)；引入FTN后，FTN-DWT-FBMC系统能大幅提升频谱效率。

  2025年05期 v.49;No.350 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1522K]
  

• 子载波间插SCFDM技术在LED-FSO系统中的应用研究

  杜子豪;敖学渊;陈俊杰;陈梓健;赵建;陈军帆;

  针对基于发光二极管（LED）的自由空间光（FSO）通信系统易受器件非线性伏安特性影响和大气湍流干扰的问题，提出一种结合子载波间插-单载波频分复用（I-SCFDM）技术的传输方案。分析了I-SCFDM信号的低峰均功率比（PAPR）特性，并对比了I-SCFDM方案与直流偏置光-正交频分复用（DCO-OFDM）方案、集中式分配SCFDM(L-SCFDM)方案的性能差异。仿真结果表明：高斯白噪声信道下，I-SCFDM方案相较于传统O-OFDM方案可获得显著信噪比（SNR）增益；大气湍流信道下，结合等增益合并（EGC）技术的I-SCFDM方案仅需最小分集数即可满足20 dB的SNR门限需求，性能优于传统O-OFDM方案。

  2025年05期 v.49;No.350 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
  

• 基于改进PSO与加权质心融合的室内可见光定位方法研究

  贺军义;刘子怡;张敏;吕梦强;彭威硕;

  为提升室内可见光的定位精度，提出一种改进粒子群优化（PSO）与加权质心融合的室内可见光定位方法。首先，利用改进的PSO算法优化发光二极管（LED）发射角度，以找到最佳的半角参数。其次，使用信道增益作为接收信号强度指示（RSSI）的度量，并采用基于RSSI的加权质心法进行定位，最后，通过距离加权法对初步加权质心进行优化，以降低定位误差。仿真结果表明，提出的方法89%测试点的定位误差小于5.0 cm，平均定位误差约为3.6 cm。

  2025年05期 v.49;No.350 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1316K]
  

• 一种改进的GM-APD阵列BER模型及其验证

  孙明伟;赵文嵩;姜子健;高嵩;董鑫浓;刘旭;蔡官行;

  为提高基于盖革模式雪崩光电二极管（GM-APD）阵列的无线光通信系统误码性能分析的准确性，提出一种融合计数率约束与多载流子单计数机制的改进型误码率（BER）模型，并基于二项分布推导出BER表达式。仿真与实验数据对比验证结果表明：改进的BER模型在较高背景光条件下显著优于传统泊松模型，更贴近实际系统表现；当阵列规模大于20、背景噪声低于信号功率时，系统可在较低复杂度下实现10~(-3)量级BER，结合纠错编码可提升接收灵敏度5～8 dB。

  2025年05期 v.49;No.350 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1261K]
  

光传输

• OQAM-DSM光通信系统中的信道估计与均衡方法研究

  邓昊;张子恒;郭婉桢;赵建;

  针对偏移正交幅度调制数字子载波复用（OQAM-DSM）系统中信道估计收敛速度慢的问题，提出了一种新型信道估计与均衡方法。该方法通过设计一种新型导频符号，能够在任意偏振态下准确估计色散值，并利用该估计值设置各子载波的时间延迟与蝶形滤波器的抽头系数。140 GBaud 16OQAM-DSM仿真与40 GBaud 16OQAM-DSM实验结果表明：所提方法能够将所需滤波器抽头个数减少至传统方法的1/3，收敛时间缩短至20 ns以内，同时提升了系统收敛后的整体性能。

  2025年05期 v.49;No.350 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1516K]
  

• 灵活速率的高性能改进双波相位共轭技术研究

  郭婉桢;张子恒;赵建;

  针对传统双波相位共轭（PCTW）非线性补偿方法存在的频谱效率低的问题，尽管改进的PCTW(M-PCTW)方法能够在一定程度上提升频谱效率，但它同时也引入了因误码传播而导致的性能损伤。提出了一种灵活速率的高性能M-PCTW(FHM-PCTW)方法，通过在相位共轭信号中叠加一个经过纠错编码且速率可变的相位信号，在提升谱效的同时，克服了误码传播问题并提高了谱效调节的灵活性，并在64 GBaud和100 GBaud光纤传输系统中验证其性能。仿真结果表明：FH-MPCTW方法在保证非线性补偿性能的同时，相比传统PCTW方法，在8阶正交幅度调制（8QAM）和16QAM方式下分别将频谱效率提高了50%和35%。此外，该方法还支持灵活的速率调整，其性能明显优于M-PCTW方法。

  2025年05期 v.49;No.350 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1429K]
  

• PID算法优化在光纤稳相传输系统中的应用研究

  江笛;徐嘉鑫;范志强;王云祥;邱琪;

  为提高光纤稳相传输系统的稳定度，基于稳相传输系统的基本结构与传递函数，研究了系统的相位漂移和系统稳定度随比例积分微分（PID）算法参数的变化，并通过仿真分析不同参数配置下的系统性能。仿真结果表明：增大比例参数可显著抑制相位漂移，系统稳定度提升2～3个数量级；优化积分参数有助于抑制噪声，长期稳定度提升约1个数量级；调整微分参数可减少系统振荡，短期稳定度提升1个数量级。在不改变系统硬件结构的前提下，通过优化P、I、D各参数可有效提升系统稳定性。

  2025年05期 v.49;No.350 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1779K]
  

• 相位噪声消除的雷达信号长距离光纤链路稳定传输

  翟文胜;辛运霞;李兴旺;翟秀丽;朱安福;李亚萍;陈黎霞;关娜;阎宽;李新;

  相控阵雷达系统以实现大瞬时带宽、强抗干扰能力、高精度及灵活分布为核心目标，而信号相位稳定度是评估其精度的关键指标。为确保信号在长距离传输中的相位稳定性，提出一种相位噪声消除的雷达信号长距离光纤链路稳定传输方法，通过负反馈相位补偿方法有效抑制与消除相位噪声，从而在远端节点获得高稳定信号输出。实验结果表明：在200 km单模光纤链路中，所提方法支持10～20 GHz信号带宽，并能实现360°相移；在平均1 000 s的测试时间内，系统艾伦方差低至约7.65×10~(-17)，均方根抖动延时小于0.39 ps。

  2025年05期 v.49;No.350 63-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1214K]
  

光传感

• 基于压疮预防的射频光子传感器研究

  陈开鑫;赵志颖;杨解清;刘征;蒋泉;

  针对临床医学对压疮精准预防需求，提出基于压疮预防的射频光子传感器。该传感器将射频信号调制到光载波上，利用光纤光栅阵列反射形成干涉频谱的陷波频率变化，解调出压力和温度。实验结果表明：在0～42 kPa压力范围内，传感器压力灵敏度达到0.64 MHz/kPa，压力精度达到16 Pa；在35～40°C温度范围内，温度灵敏度达到1.07 MHz/℃，温度精度达到0.009 3℃。采用射频光子传感器对人体枕部与肩背部进行了实测，验证了该传感器在身体压力监测中的可行性，为压疮精准预防提供了有效手段。

  2025年05期 v.49;No.350 67-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1346K]
  

• 玻璃幕墙外置式光纤光栅索力传感器的设计与应用

  朱万旭;凌云翔;刘鹏;刘丰荣;

  为实现对幕墙索力的精准测量，提出一种玻璃幕墙外置光纤布喇格光栅（FBG）索力传感器。通过开展应变标定试验验证其静态性能，结合温度补偿试验以消除应变与温度的交叉敏感性，并经过索力标定试验建立了索力与FBG波长变化量之间的标定关系，最终将其应用于实际工程。试验结果表明：该传感器经过增敏设计后，应变灵敏度为1.9 pm/με，为裸贴光栅的1.58倍。工程上，在0～110 kN内，传感器实测值与油压千斤顶荷载的最大相对误差为3.41%，满足工程需求，具有广阔的应用前景。

  2025年05期 v.49;No.350 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1528K]
  

• 基于多时频图和注意力机制的Φ-OTDR相似事件识别方法

  施羿;梁立功;封皓;

  为提升相位敏感型光时域反射仪（Φ-OTDR）系统对振动事件径向距离的识别能力，特别是在低信噪比条件下的识别效果。提出一种基于多时频图与注意力机制的识别方法，通过梅尔谱变换（Mel）和离散-连续小波变换（CWT）增强信号时频特征，并构建多通道SE-ResNet50网络，引入通道注意力机制以自适应融合多源特征。实验结果表明，该方法在0～9 m径向距离范围内的相同事件识别准确率达到98.66%，相比单一Mel图、CWT图分别提升5.35%和3.61%，有效增强了Φ-OTDR在复杂环境下的特征表达与识别能力。

  2025年05期 v.49;No.350 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1553K]
  

• 基于ALSTM-ResNet的输电线路典型振动事件识别方法研究

  陈原;范硕超;于竞哲;黄小龙;卢毅;张旭;王康;

  为提高输电线路典型振动事件的识别准确率，提出一种基于引入注意力机制的长短记忆和残差网络（ALSTMResNet）的振动事件分类方法。该方法利用相位敏感型光时域反射仪（Φ-OTDR）技术获取沿线振动信号，通过ALSTM网络提取时间特征，再结合ResNet模型挖掘空间关联特征，构建时空融合的分类模型。实验结果表明，所提方法在4类典型振动事件（风振、舞动、脱冰跳跃、外破）上的平均分类准确率超过92.75%，较传统LSTM和ALSTM模型提升7%～9%，验证了时空特征融合在振动事件识别中的有效性与优越性。

  2025年05期 v.49;No.350 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1486K]
  

光网络

• 基于特征提取的KNN路由优化算法

  赵莉;石昕宇;孙宗伟;

  为提高大规模Benes光网络的路由效率与通信性能，提出一种基于特征提取的K近邻（KNN）路由优化算法。通过提取波导交叉位置及数量等关键特征构建特征路由表，对传统KNN路由优化算法进行预处理优化，并基于四电平脉冲幅度调制（PAM4）系统搭建光网络仿真平台，对不同路由路径的消光比、带宽及误符号率进行测试分析。实验结果表明：所提方法将路由筛选准确率从34.48%提升至71.85%；在30 Gb/s传输速率下，改进的KNN路由优化算法使优势路径的最小接收功率要求比劣势路径低0.8 dBm。

  2025年05期 v.49;No.350 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1361K]
  

• WDM网络中基于相关链路故障概率的LP-PP算法

  徐俊;彭俊丰;王记红;蔡伟珊;

  为了应对波分复用（WDM）网络中双链路故障导致的业务中断问题，并满足差异化可靠性需求，提出了一种基于相关链路故障概率（CLFP）的链路路径保护（LP-PP）算法。该算法通过动态分析链路故障关联性，为用户提供三级区分可靠性（DiR）保护服务，包括仅提供单一工作路径、链路级备份路径和全局备份路径3种模式。仿真实验采用ARPANET拓扑结构，对比分析了LP-PP、链路保护故障无关路径（LP-FIP）和共享路径保护（SPP）算法的性能。实验结果表明：LP-PP算法在保持高生存性的同时，显著降低了资源消耗；与LP-FIP算法相比，其备份资源比率（BRR）更低，业务阻塞率（BR）更优；与SPP算法相比，虽资源消耗略高，但提供了更强的容错能力。

  2025年05期 v.49;No.350 94-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1355K]
  

• 基于WDM-PON架构的5G前传网络中SRS效应分析

  许岩;许亮;李振;刘鑫;张文静;王帅;

  为探究基于波分复用无源光网络（WDM-PON）架构的第五代移动通信（5G）前传网络中受激喇曼散射（SRS）非线性效应对系统性能的影响，通过仿真研究了C波段和O波段2种波长分配方案下SRS引起的功率变化及灵敏度损失。在C波段配置中，当5G前传上下行波长独立传输时，SRS导致的功率损耗为1.3 dB，灵敏度劣化0.6 dB；而在多系统共传场景下，上行高频信道功率损耗增至10.1 dB，系统误码率（BER）性能严重退化。相比之下，O波段配置下的最大功率损耗与灵敏度劣化分别被控制在1.5 dB和0.5 dB以内。研究表明，O波段由于其较低的喇曼增益效率和宽波长间隔特性，在缓解SRS效应方面表现更优。

  2025年05期 v.49;No.350 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K]
  

光测量

• 双频激光干涉测量系统信号处理板卡硬件设计

  杜浩;薛兵;王剑;张文涛;高慧莹;

  依据双频激光干涉信号的特征，针对包含20 MHz激光信号频差、±16 MHz多普勒频移和632.99 nm波长信息的光信号，设计了5通道光信号采集与硬件处理电路。该方案采用雪崩光电二极管（APD）实现70 nW～7μW弱光信号的高速光/电转换，通过5阶切比雪夫差分带通滤波器抑制带外噪声，并利用自动增益控制（AGC）电路对不同光功率信号进行动态补偿。测试结果表明：该板卡使信号信噪比提升约25.78 dB，在0.1～20 mm/s速度范围内实现了高于2 048的电子细分数，位移测量分辨力达到亚纳米级，显著提升了系统的测量精度与动态响应能力。

  2025年05期 v.49;No.350 106-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1323K]
  
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