【所屬領(lǐng)域】
光電信息
【研究背景】
5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、元宇宙等新業(yè)務(wù)應(yīng)用的興起，以及后疫情時(shí)代催生的遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程教學(xué)等實(shí)時(shí)視頻業(yè)務(wù)，急劇加速了通信網(wǎng)絡(luò)流量激增的趨勢(shì)。而長距離、大容量、高速率的光纖通信技術(shù)成為了實(shí)現(xiàn)信息化社會(huì)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的必由之路。對(duì)于光通信產(chǎn)業(yè)鏈上的模塊廠商、設(shè)備制造商、運(yùn)營商來說，測(cè)試是必不可少的環(huán)節(jié)。一般來說，驅(qū)動(dòng)光收發(fā)機(jī)的高速芯片的開發(fā)進(jìn)度會(huì)比光通信器件滯后差不多一年。 在光通信模塊廠商、設(shè)備制造商開發(fā)最新相干光通信子組件時(shí)，工程師需要先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備，提供足夠的性能，證明其最終模塊設(shè)計(jì)的預(yù)期性能。隨著系統(tǒng)速率的提升，復(fù)雜調(diào)制格式的演進(jìn)，市場(chǎng)大量需求的出現(xiàn)，催生了低成本、高性能的寬帶高速光電信號(hào)分析儀的巨大市場(chǎng)需求。同時(shí)，當(dāng)今世界格局下，亟需突破國外在高速光通信信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域?qū)鴥?nèi)的技術(shù)限制和關(guān)鍵儀器、器件的性能瓶頸，實(shí)現(xiàn)在高速光電信號(hào)分析儀的國產(chǎn)化目標(biāo)。
【成果介紹】
本成果基于線性光采樣，利用低重復(fù)頻率脈沖光對(duì)待測(cè)信號(hào)光在光域上進(jìn)行采樣，使用技術(shù)成熟成本較低的低速的光電探測(cè)器和采集卡進(jìn)行光電和模數(shù)的轉(zhuǎn)換，軟件同步算法為光采樣技術(shù)提供了數(shù)字信號(hào)處理上的支持，通過恢復(fù)出信號(hào)的眼圖和星座圖以及計(jì)算相應(yīng)的 EVM 和 Q 值來判斷信號(hào)的質(zhì)量。通過多年技術(shù)積累，在相干檢測(cè)中全光采樣技術(shù)、超低時(shí)間抖動(dòng)采樣脈沖源的實(shí)現(xiàn)方法、以及相干檢測(cè)算法和軟件時(shí)鐘提取技術(shù)中取得突破。
圖1 高速光調(diào)制信號(hào)分析儀樣機(jī)
【性能指標(biāo)】
基于線性相干光采樣技術(shù)在國內(nèi)首次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了4個(gè)ITU-T標(biāo)準(zhǔn)波長信道下的128Gbps PDM-QPSK光信號(hào)，測(cè)量結(jié)果利用安捷倫的光調(diào)制分析儀作為對(duì)照參考，同樣信號(hào)下測(cè)得的 EVM 差值小于2%，Q 因子差值小于2dB。 實(shí)現(xiàn)指標(biāo)包括全光采樣源時(shí)間抖動(dòng)為60.335fs，分析帶寬>1THz，時(shí)域分辨率200fs，待測(cè)光信號(hào)速率達(dá)到508.608Gbps，實(shí)測(cè)相位誤差小于1.5°，測(cè)量時(shí)間100ms，平均故障間隔時(shí)間MTBF 1000小時(shí)。開發(fā)全光采樣時(shí)域分析數(shù)據(jù)解算軟件，可以實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)波形分析、速率測(cè)量和眼圖測(cè)量等功能。
圖2 測(cè)試架構(gòu)
圖3 窄帶光采樣結(jié)果
圖4 寬帶光采樣結(jié)果
【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】
已經(jīng)研制出樣機(jī)。光采樣技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)電采樣方式，降低了系統(tǒng)帶寬要求，減緩了光電探測(cè)器和采集卡帶寬的瓶頸效應(yīng)，降低了成本和硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜度。同時(shí)，本產(chǎn)品所采用的線性光采樣技術(shù)，其靈敏度遠(yuǎn)高于非線性光采樣，且對(duì)高階調(diào)制格式具有同樣的處理效果和優(yōu)越性能，能全面分析信號(hào)特性。低成本高測(cè)量帶寬的線性光采樣技術(shù)已成為高速信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)未來最有潛力的方向。
【應(yīng)用場(chǎng)景】
寬帶高速光電信號(hào)分析儀能夠?qū)Υ郎y(cè)光信號(hào)完成信號(hào)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)速率測(cè)量、眼圖測(cè)量、星座圖分析、波形分析等功能，應(yīng)用于信道分析和維護(hù)、器件模塊的測(cè)試和優(yōu)化等領(lǐng)域。面向包括華為、烽火、各大高校科研團(tuán)隊(duì)、科研院所、各類型企業(yè)、高科技公司等在內(nèi)的各領(lǐng)域用戶。
【市場(chǎng)前景】
目前國內(nèi)暫無高速復(fù)雜格式的相干通信測(cè)試儀表產(chǎn)品，可以通過上游光模塊市場(chǎng)，下游測(cè)試儀表市場(chǎng)對(duì)市場(chǎng)容量進(jìn)行估算。相干光學(xué)光通信技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于100G和200G的應(yīng)用，它使得服務(wù)提供商能夠通過現(xiàn)有的光纖發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，減少為帶寬擴(kuò)展而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的成本和復(fù)雜性。當(dāng)前400G的光模塊市場(chǎng)正出于規(guī)模出貨的狀態(tài)，各廠商也正在積極推動(dòng)800G發(fā)展。根據(jù)LightCounting預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，速率升級(jí)在不斷進(jìn)行中，未來800G光模塊市場(chǎng)將會(huì)更大。根據(jù)LightCounting和Yole等機(jī)構(gòu)報(bào)告數(shù)據(jù)，目前全球光模塊市場(chǎng)在100億美元左右，國內(nèi)光模塊市場(chǎng)在30億人民幣左右，且仍在以10%的增速發(fā)展。
【知識(shí)產(chǎn)權(quán)】
申請(qǐng)中國發(fā)明專利5項(xiàng)，軟件著作權(quán)1項(xiàng)。
【合作方式】
技術(shù)許可、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、作價(jià)入股、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、面談等
【專家介紹】
楊奇，華中科技大學(xué)，光學(xué)與電子信息學(xué)院教授。其主要研究方向?yàn)椋?span lang="EN-US">1）超大容量、超高速、超遠(yuǎn)距離光傳輸；2）短距離互聯(lián)及DSP；3）無線移動(dòng)前傳；4）實(shí)時(shí)信號(hào)采集與信號(hào)處理；5）無線通信，信道編碼，編解碼通信。發(fā)表國際期刊會(huì)議論文100余篇，Google引用超2600余次，編寫海外書籍章節(jié)1章，美國專利11件，中國專利114余件。
【聯(lián)系方式】
成果編號(hào)：CG22034
