光纤传感机能连结：基于调频载波的一体化旌旗灯号具有统筹传感间隔、空间分辩率和频次呼应的长处

　　光纤传感机能连结：基于调频载波的一体化旌旗灯号具有统筹传感间隔、空间分辩率和频次呼应的长处。光纤瑞利散射是一个随机历程，传感旌旗灯号显现随机式微的特性，而本计划中的大带宽一体化旌旗灯号供给了充沛的旌旗灯号随机散布科学网官网课件，可完成全链路相关式微的有用消弭（如图3a），完成外界情况的牢靠感知。比拟同范例散布式传感体系，该一体化体系仅传感精度低落1.3 dB（险些可疏忽，如图3b），其他机能目标连结稳定。比拟已有的光纤通感一体化体系，部门传感机能大猛进步（比方传感频次呼应，图3c）。

　　协作团队基于感-传旌旗灯号同频交融的思绪，提出如图1所示的同频共用通讯传感一体化架构科学化学症候群免费寓目。起首设想同频一体化旌旗灯号并接纳统一器件发生一体化光旌旗灯号（进步器件复费用），虽然发送端光旌旗灯号频谱有所展宽，但颠末光电转换后的领受旌旗灯号与传统通讯旌旗灯号连结不异频谱（完成通感频谱服从进步）；然后基于同频一体化旌旗灯号和统一光纤信道，经由过程光纤线性和非线性效应耦合调控（倒霉效应抑止，无益效应加强）完成了传输机能提拔。一体化体系的散布式传感功用操纵光纤固有的瑞利散射完成（相位敏感光时域反射），不会对通讯机能发生分外毁伤。

　　但是，怎样在散布式光纤传感与光纤通讯收集交融时，同时统筹体系集成度科学官网进口、体系服从和通感机能成为光纤通感一体化手艺的枢纽和手艺难点，对促进新型聪慧光网的落地使用相当主要。

　　该项事情由西南交通大学、鹏城尝试室、南加州大学和上海交通大学协作完成，成员包罗西南交通大学何水师副研讨员（第一作者）、蒋林副传授中国光学网、盘艳博士、易安林副传授、邹喜华传授科学化学症候群免费寓目、潘炜传授、闫连山传授（通讯作者），南加州大学Alan E. Willner传授，上海交通大学樊昕昱传授、何祖源传授。该研讨事情获得了国度重点研发方案项目和国度天然科学基金的鼎力撑持科学网官网课件。

　　聪慧光网的建立需求衍生出光纤通讯传感一体化手艺。比年来，国际上一些研讨和报道接纳“波分复用”和“频分复用”方法将散布式光纤传感融入光纤通讯收集，完成了光纤通讯收集本身（光收集终端、光纤、中继等）和内部情况（都会管网、地质构造、空中举动、海底地动等）的及时在线监测，开端考证了光纤通感一体的功用和劣势。

　　图3. 同频共用光纤通讯感知一体化体系传感机能。（a）光纤沿线振动旌旗灯号时域呼应；（b）传输旌旗灯号对传感机能的影响；（c）一体化体系的振动旌旗灯号频次呼应特征。

　　图2. 同频共用光纤通讯传感一体化体系（ISAC）与传统传输体系（Con.）机能比照。（a）差别发射光功率下的误码率机能；（b）差别领受光功率下的误码率机能。

　　同频共用一体化架构：为了完成高效、高机能光纤通感一体化体系，协作团队聚焦于以下几个方面：（1）通讯优先；（2）高资本复费用（硬件和频谱资本）；（3）通感结合加强（体系自己和新型结合和谈）。

　　针对光纤通讯传感一体化体系的通感冲突，西南交通大学信息学院闫连山传授团队与上海交通大学何祖源传授团队，和南加州大学Alan E. Willner传授团队协作提出了基于同频共用的光纤通讯传感一体化体系，为光纤通讯体系增长传感功用的同时提拔了通讯机能。该研讨经由过程设想调频共载波通感一体化架构和旌旗灯号科学化学症候群免费寓目，进步体系集成度和频谱服从；操纵光参量结合调控完成光纤线性和非线性效应耦合调理，并提拔通讯机能。该研讨所提出的同频共用思绪和架构无望为高效科学官网进口、高机能通感一体化体系的进一步研讨和手艺使用供给参考科学官网进口。

　　光纤通讯机能进步：研讨团队基于上述架构和思绪，将线性调频传感探测旌旗灯号与幅度调制传输旌旗灯号同频交融，构建了调频载波通感一体化旌旗灯号科学官网进口，完成了高频谱服从（电谱服从与传统通讯体系不异）中国光学网。别的，调频一体化光旌旗灯号有用抑止了光纤受激布里渊散射，进而进步了传输旌旗灯号发射功率并加强自相位调制效应，加强的自相位调制和缓了色散惹起的旌旗灯号功率式微中国光学网，提拔了传输机能（如图2所示）。详细而言，比拟传统IMDD通讯体系，所提出的同频一体化体系的传输旌旗灯号最优发送功率进步7dB（图2a，进步用户照顾数目）科学网官网课件，传输机能进步1.3dB（图2b）。因而，所提出的同频共用通感一体化体系完成了通讯加强。

　　同频共用光纤通讯传感一体化不只能够完成更高的交融服从和更好的传输机能，还无望操纵全散布式感知光纤性子的特性完成光纤信道的精确建模，为完成光纤非线性毁伤抵偿，通感加强等供给枢纽实际参考和手艺撑持中国光学网，助力将来聪慧光收集建立，完成都会构造成像、地动监测、陆地勘察等枢纽使用中国光学网。

　　为支持物联网、数字经济、元宇宙等使用的海量互连网容量需求科学官网进口，环球建立了超越50亿芯千米的宏大光纤通讯收集，承载超越90%的互联网营业，光纤通讯已成为通讯收集和信息根底设备的基石。跟着数字中国、聪慧铁路、聪慧都会等计谋的促进，无处不在的光纤通讯收集不只限于数据传输，经由过程分离光纤传感、光层数字化等手艺完成对光收集内内部情况精准感知与镜像仿真猜测的新型聪慧光网成了光纤通讯手艺的主要开展标的目的。传统光收集向聪慧光网演进被列入2023年光通讯财产的十大开展趋向之一科学网官网课件。

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