专题：光通信+AI

• 面向中大型仓库的可见光通信系统目标定位

  蒋菲;

  为解决中大型智能仓储系统的货物位置估计问题，提出一种基于对比学习和接收信号强度（RSS）的室内可见光定位模型，即对比学习变换器（CLTf）模型。首先，对数以百计的光功率值进行过滤，选择其中强度最高的若干个发光二极管（LED）光功率信号构造光功率向量；然后，利用Tr ansf or mer模型捕捉长序列依赖关系，并结合对比学习技术挖掘锚点先验知识以优化特征表达。仿真结果表明：在50 m×20 m×3 m的中大型仓库空间内，CLTf模型在货架第1～5层的平均定位误差分别为0.292、0.344、0.375、1.133、2.471 cm，定位精度达到厘米级，显著优于传统方法。

  2025年03期 v.49;No.348 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 788K]
  

• 机器学习辅助的多目标优化海底光缆路由规划研究

  赵赞善;高冠军;甘维明;王皓宇;段茂生;康达;

  为提升海底光缆路由规划算法的全局优化能力，降低累积成本与风险，同时提升算法效率，提出一种机器学习辅助（MLA）的多目标优化海底光缆路由规划算法。MLA利用强化学习优势，自主迭代学习，同步优化成本与风险，考虑海底地形、水深等参数，同时采用Pareto前沿面作为收敛评价标准，并与传统蚁群优化（ACO）算法进行对比验证。实验结果表明：在相同风险水平下，该算法能降低27.45%的铺设成本，其最优解累积风险仅为ACO算法的25%，且收敛速度提升了330倍以上。此外，其大部分Pareto解位于前沿面，明显优于ACO算法解集的离散分布。

  2025年03期 v.49;No.348 10-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 548K]
  

• 改善FSO信道估计的机器学习研究进展

  张颜鹭;王安蓉;邵宇丰;朱耀东;柳海楠;陈超;胡文光;李文臣;

  为应对自由空间光（FSO）通信系统中大气湍流和散射效应导致的信道非线性问题，提升第六代移动通信（6G）时代光通信系统的传输可靠性，综述机器学习（ML）在改善FSO通信信道估计中的研究进展，对比分析了深度学习和非深度学习方法在FSO信道估计中的应用，展示了ML在提升信道估计精度和系统性能方面的优势。最后，展望了ML在FSO通信中遇到的挑战和未来发展趋势，指出了ML算法在FSO通信系统中展现出的巨大潜力，并探讨了未来研究的方向。

  2025年03期 v.49;No.348 16-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 208K]
  

• 基于通道注意力机制的MIMO神经网络均衡算法

  户俊杰;延凤平;郭浩;王鹏飞;骆长亮;

  针对模分复用光传输系统中的模式串扰问题，提出了一种基于通道注意力机制的多输入多输出（MIMO）神经网络均衡算法（MIMO-NNE-CAM）算法。该算法通过引入通道注意力机制，使神经网络专注于更重要的信道特征，实现信号的有效均衡。为验证算法性能，利用VPI Transmission仿真平台搭建了三模模分复用系统进行测试。实验结果表明：在满足误码率为1×10~(-3)的条件下，MIMO-NNE-CAM算法相较原始MIMO-NNE算法和最小均方（LMS）算法分别具有1.3dB和3.1dB的性能增益，且在强耦合情况下也能保持稳定的误码性能，展现出更快的收敛速度和更强的抗耦合能力。

  2025年03期 v.49;No.348 22-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
  

• 基于深度交叉网络的多任务学习OLT设备故障识别算法

  毛仕龙;赵赞善;王皓宇;高冠军;

  针对光网络数据集不均衡导致的人工智能（AI）模型偏差及特征学习不足问题，提出一种基于深度交叉网络（DCN）的多任务学习光线路终端（OLT）设备故障识别算法。首先，通过标准化均值-曼哈顿距离评估潜在故障，标记高相似度样本为质差数据；其次，构建DCN-多任务学习（MTL）模型，引入高阶特征交叉增强学习能力，并以质差检测为辅助任务优化主任务训练。实验结果表明：与传统的深度神经网络相比，该算法在相同数据量下准确率提升1.15%、召回率提升11.83%、F1分数提升6.39%、曲线下面积（AUC）提升5.91%，各项指标均突破0.95，验证了算法在故障数据稀缺场景下的强检测能力。

  2025年03期 v.49;No.348 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 633K]
  

• 应用于光纤放大器的人工智能算法

  张瑞华;张鹏飞;魏淮;宁提纲;

  为提高光纤放大器的设计效率与性能，系统研究了人工智能算法在光纤放大器设计中的应用，重点分析了元启发式算法与神经网络在解决逆设计、正向求解和动态控制3类核心问题中的作用。元启发式算法（如遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法）通过模拟自然进化或群体智能行为，显著优化了光纤长度、泵浦参数等多维目标；神经网络凭借其非线性建模能力，实现了增益谱预测、传输质量（QoT）估计及脉冲演化模拟的高效求解，计算速度较传统数值方法提升显著；光纤放大器的动态控制通过融合元启发式算法与神经网络技术，实现了光网络的自适应实时调控，有效满足了视频流、云计算等新兴业务对动态带宽调整的需求。最后，对人工智能算法在光纤放大器的应用进行了展望。

  2025年03期 v.49;No.348 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 209K]
  

光学技术

• 光学像差的Zernike多项式描述研究进展

  祝战科;吴培洁;吴加丽;柯程虎;柯熙政;

  光学系统的成像质量受实际光路与理想光路偏差导致的像差影响，而Zernike多项式作为描述像差的有效工具，可描述和分析光学像差特性。综述了国内外相关研究进展，重点解析了标准Zernike多项式、Zernike圆多项式及Zernike条纹多项式的数学表达形式，明确了其与球差、彗差、像散等典型像差的对应关系。研究表明，Zernike圆多项式通过极坐标正交基函数特性，能高效表征轴对称像差分布，而条纹多项式则适用于离轴像差描述。

  2025年03期 v.49;No.348 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 278K]
  

光传感

• 1.55μm波段处高灵敏度光子晶体光纤设计

  马依拉木·木斯得克;阿布都克力木·阿布力孜;任艳;姚建铨;

  为了进一步提高光子晶体光纤（PCF）的灵敏度，设计了一种由圆形与矩形空气孔复合构成的PCF。该光纤由4层圆形空气孔包层和纤芯区5个矩形空气孔组成。基于全矢量有限元法设置完美匹配层边界条件，系统模拟分析了水、乙醇、苯3种分析物填充时PCF的光学特性。研究结果表明，在1.55μm波长下，该PCF对3种分析物的灵敏度分别达到71.8%、74.5%、75.6%，较现有PCF提升了1.26～7.97倍、1.24～6.2倍、1.2～5.6倍，同时实现了10-3量级的高双折射和低于10~(-5)dB/cm的低损耗特性。

  2025年03期 v.49;No.348 47-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 745K]
  

• 基于双挡板MDM波导侧耦合含矩形腔的矩形环结构的传感特性

  段佳毅;沈三民;

  为提高表面等离激元（SPPs）波导的传感性能，提出了一种基于双挡板金属-电介质-金属（MDM）波导侧耦合含矩形腔的矩形环结构。通过仿真分析，研究了矩形环长度L_1、矩形腔长度l_1、矩形腔中心移动距离l_3及耦合距离g等几何参数对传输透射谱的影响，并优化了各参数以获得最佳传感性能。仿真结果表明，在L_1=600nm,l_1=260nm,l_3=20nm,g=14nm时，该结构的4个Fano共振峰（FR）的折射率传感灵敏度分别为1623、1223、2740、2486nm/RIU，其中FR3和FR4表现出更高的灵敏度。

  2025年03期 v.49;No.348 53-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 763K]
  

物联网与区块链

• 基于梳状滤波的改进CNN-GRU射频信号“基因”分类识别方法

  赵建鼎;李靖超;赵静;应雨龙;张斌;

  针对物联网终端设备射频指纹分类识别率不高的问题，提出一种基于梳状滤波的改进卷积神经网络-门控循环单元（CNN-GRU）射频信号“基因”分类识别方法。首先，通过梳状滤波器增强射频信号的时频特征，构建具有设备唯一性的“基因图谱”；其次，将传统一维CNN扩展为三层二维结构，结合双层GRU实现时-频联合特征提取与序列建模；最后，引入混合池化与指数线性单位（ELU）激活函数优化特征表达能力。实验结果表明：该方法在仿真数据中识别准确率达100%，实测数据达95.52%，较传统算法提升5%～22%，显著提高了物联网设备的安全性和管理效率。

  2025年03期 v.49;No.348 59-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 810K]
  

算法研究

• 基于PSO-WELM的不平衡OAM识别模型研究

  梁瑞悦;于海洋;陈纯毅;倪小龙;胡小娟;李延风;

  针对标签分布不平衡的轨道角动量（OAM）识别问题，提出了基于粒子群优化（PSO）算法的加权极限学习机（WELM）识别模型。该模型利用PSO算法对WELM的输入权重和偏置进行联合优化，提高了WELM的稳定性和鲁棒性。对比分析了PSO-WELM模型与支持向量机（SVM）、深度学习（DL）、反向传播人工神经网络（BP-ANN）模型的性能。实验结果表明：PSO-WELM模型在较弱湍流强度下能够完全正确识别少数类、多数类OAM光束；在中等湍流强度下，PSO-WELM模型的各项评价指标值均优于对比方法，证明了该模型在识别不平衡状态OAM光束方面具有可行性和有效性。

  2025年03期 v.49;No.348 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
  

• 弹性光网络中时频碎片感知的可生存多路径资源分配算法

  吕晶晶;冯楠;左晓博;晏丹;任丹萍;赵继军;

  针对弹性光网络（EON）中业务传输的生存性需求及频谱资源动态分配与释放引发的频谱碎片化问题，提出了一种时频碎片感知的可生存多路径资源分配（TFFA-SMRA）算法。该算法利用多路径传输技术确保业务的生存性，并通过综合链路长度和频谱资源状态来计算链路权重，以识别备选路由，从而缓解由链路资源瓶颈引起的服务阻塞问题。此外，算法引入了一种基于时-频域匹配度量的碎片感知频谱分配机制。仿真结果表明，在特定网络拓扑结构下，当业务负载为400 Erl ang时，与负载均衡时频（LB-TF）算法相比，TFFA-SMRA算法能使业务阻塞率降低15.7%，同时频谱利用率提升8.52%。

  2025年03期 v.49;No.348 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 510K]
  

• 基于FCNN的极化码分区译码算法研究

  罗颖;李晓记;王家明;

  为了降低极化码神经网络译码器在训练阶段的维度限制，设计了一种基于全连接神经网络（FCNN）的串行抵消（SC）分区译码器，通过将极化码译码树划分为两个区域，并分别使用不同参数设置的FCNN进行处理，从而减少对大规模训练数据的需求。仿真结果表明：在加性高斯白噪声信道中，当信噪比为1～5 dB时，FCNN-SC译码器性能接近于SC译码算法；当信噪比为1.5～3 dB时，FCNN-SC译码器相较于FCNN译码器有0.5 dB左右的编码增益，且训练阶段所需的数据集更小，仅为FCNN译码器的一半左右。

  2025年03期 v.49;No.348 79-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 336K]
  

• 弹性光网络中碎片感知的虚拟网络协同映射算法

  胡星宇;任丹萍;邓玉静;胡劲华;赵继军;

  为解决虚拟光网络映射中的路径过长和频谱资源浪费问题，提出了碎片感知的虚拟光网络协同映射（FA-VONE）算法。该算法通过节点排序策略提高虚拟节点映射成功率，并采用节点与链路协同映射方式减少光路跳数和频谱消耗。在链路映射阶段，利用光路资源评估策略提升虚拟链路映射成功率；在频谱分配阶段，设计频谱碎片度量指标优化频谱利用率。仿真结果表明，在NSFNET和Indian Network拓扑中，FA-VONE在虚拟请求接受率、频谱利用率及底层网络收益方面均表现出色。

  2025年03期 v.49;No.348 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 645K]
  

• 一种基于时间触发光纤通道的lp-QPS算法

  杨佳宁;苏皓;王一;冉成;

  为解决光纤通道交换机调度算法在高吞吐率和低延时性能之间的权衡问题，提出了一种基于时间触发光纤通道的队列比例抽样（lp-QPS）算法。该算法通过引入长队列有效机制，优先匹配超过门限阈值的虚拟输出队列（VOQ），同时对其余队列采用队列比例抽样进行循环调度，并与其它迭代调度算法进行实验对比。实验结果表明：在Bernoulli到达过程和突发到达过程的4种流量模型下，该算法均可以获得100%的吞吐率，并提供更优的延时性能，为光纤通道交换机的性能优化提供了重要参考。

  2025年03期 v.49;No.348 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1168K]
  

光器件

• 基于贝叶斯优化算法的超表面结构色逆向设计方法

  黄子扬;张振荣;孙宇;黄洋;谢锋;

  针对传统结构色正向设计存在的优化参数较少、计算耗时长以及静态结构色不可调等问题，提出一种基于贝叶斯优化算法的超表面结构色逆向设计方法。通过引入可调谐的相变材料设计纳米天线，结合贝叶斯优化算法和时域有限差分法，对超表面结构色参数进行仿真优化。利用结构内部的Mie谐振在反射模式下产生结构颜色，同时通过相变材料的不同相态转变，实现可逆的颜色调谐。仿真结果表明：所设计的结构色器件具备超表面的颜色动态可调谐功能，在波长分别为450、545、660nm时获得的色差分别为63.30、69.30、54.21，并具有角度敏感的特性。

  2025年03期 v.49;No.348 97-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 803K]
  

• 应用于光纤激光系统的高增益高稳定性光纤放大器研究

  黎志刚;谢卓鑫;李晓晖;张良;陈峰;杨万里;杨小亮;

  针对高功率光纤激光系统对增益与稳定性的双重需求，设计了一种高增益高稳定性光纤放大器。该放大器采用单纤双程双级放大技术的光路设计，结合全保偏光纤结构，提升增益介质利用率，同时开发了基于自动功率控制与闭环反馈的电路系统，通过峰值采样电路和精密泵浦驱动电路实现动态调节。实验结果表明：系统最大增益达28.25dB，闭环控制使输出能量波动从2.21%降至0.42%，稳定性提升了81%；减少泵浦激光器用量，在260mA泵浦电流时实现70.2nJ脉冲能量输出。

  2025年03期 v.49;No.348 102-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 498K]
  

光网络

• 基于Stokes空间和Stacking模型的调制格式识别

  刘昱;刘战胜;

  为提高弹性光网络（EON）中调制格式识别（MFI）的准确性与鲁棒性，提出一种基于Stokes空间和Stacking模型的MFI方法。该方法通过核密度估计提取Stokes空间三轴的一维概率分布特征，构建240维特征向量；采用遗传算法优化Stacking模型的基模型与元模型组合，并利用贝叶斯优化调参，提升模型在低信噪比下的分类性能。仿真结果表明：在5～30dB光信噪比（OSNR）范围内，模型宏平均受试者工作特征曲线下的面积（AUC）为1，对偏振分复用-二进制相移键控（PDM-BPSK）、偏振分复用-四进制相移键控（PDM-QPSK）等调制格式的识别准确率超过98.5%，平均准确率较XGboost、Tabnet等对比模型提升2.05%～5.63%，且在OSNR为18dB时即可实现100%识别精度。

  2025年03期 v.49;No.348 108-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 644K]
  

• 光通信网络在智慧城市的应用及技术发展趋势

  许敬旭;

  为探讨光通信网络在智慧城市建设中的关键作用及技术发展趋势，系统分析了空间激光通信（FSO）、通感一体化（ISAC）光通信网络及可见光通信（VLC）三大技术的应用场景与性能表现，并基于新型光纤、光电器件制造工艺及量子通信技术的前沿进展，对其未来发展方向进行了展望。分析结果表明：FSO在跨域互联与应急通信中展现高传输速率优势，但受天气影响稳定性不足；ISAC光通信网络技术通过光纤传感可实现交通、地震等场景的实时监测，但复杂环境误报率较高；VLC在室内定位与医疗领域实现厘米级精度与无干扰传输，但存在硬件成本高的问题。未来，空芯光纤与多芯光纤的协同架构、光电共封装（CPO）技术及量子密钥分发（QKD）将分别从网络基础、设备互连能效与安全防护三方面推动智慧城市升级。

  2025年03期 v.49;No.348 114-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 189K]
  

• 欢迎投稿《光通信技术》简介

  <正>《光通信技术》创刊于1977年(创刊名《激光通讯》,1985年改名《光通信技术》),是由中国电子科技集团公司主管、中国电子科技集团公司第三十四研究所主办的学术科技期刊。创刊至今已45年,《光通信技术》期刊见证了世界光通信技术从无到有、从起步到兴盛的整个历程,光通信领域出现的所有新技术(包括PDH、SDH、DWDM、MSTP、EDFA、ATM、APON、EPON、GPON、xPON、PTN、OADM/ROADM、OTN、SDN、SDON、光纤光缆、空间光通信、可见光通信、光网络、光器件、光传感、光交换和量子通信等)均在本刊大幅报道过。

  2025年03期 v.49;No.348 120页 [查看摘要][在线阅读][下载 666K]
  
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