韧性光网络理念、体系架构和关键技术

摘要：结合光网络（OTN）需求变化、技术发展演进趋势，及其面临的多样化挑战，从高可靠性和高安全等多角度剖析了韧性光网络的内在理念，并设计了全方位多层次的韧性光网络体系架构。基于该体系架构，详细分析了多项关键技术进展及行业创新实践，包括：跨层多域大规模组网下抗多点并发故障的高可靠光传送技术，可实现99.9999% 的光网络可用性；OTN 成帧与加密一体传输技术，可实现400G/800G 速率的业务加密传输；基于通感多维特征融合驱动的光链路威胁主动识别技术，可实现光网络主动式安全监测；基于信道噪声的物理层加密，可实现光网络的内生式安全防护；结合多参量态势实时感知技术，可实现面向差异化需求的光网络按需服务保障；面向智能算力的无损传输技术，可实现长距离无损传输和高效协同训练。相关技术从芯片到器件设备已实现自主可控，可显著提升光网络供应链安全。最后，对韧性光网络的未来发展趋势进行了展望。

光电 2026年09月22日 1 点赞 0 评论 40 浏览

光纤式架空输电线路多参量感知技术与应用

摘要：架空输电线路属于国家能源基础输送通道，具有覆盖面广、途经地形多变、运行环境恶劣等特点。随着电力系统规模的不断扩大和运行环境的日益复杂，对输电线路的安全稳定运行提出了更高要求。近年来，光纤传感技术凭借其强抗电磁干扰、长距离传输、多参量、高可靠与可集成等优势，逐渐成为研究和应用的热点。电力通信光缆，特别是光纤复合架空地线的普及，为基于光纤的线路感知提供了工程化载体。系统评述了光纤式输电线路典型监测方法的基本工作原理和发展脉络，主要包括基于光纤布拉格光栅的点式监测和基于光纤瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射传感原理的分布式监测；重点梳理了输电线路全要素监测的应用现状，涵盖线路本体、杆塔及装置等关键组成部分在覆冰、舞动、故障及污秽等工况下状态监测与预测预警方面的研究进展。同时，结合输电线路的工程应用需求，深入分析了现有技术在准确感知、可靠通信、系统集成及数智化赋能等方面存在的挑战。此外，对光纤式架空输电线路多参量感知技术的未来发展趋势和研究方向进行了阐述和讨论，包括多参量联合感知以及面向场景驱动的人工智能融合驱动体系的构建，以期为输电线路的数字化转型及智能电网建设提供参考。

光电 2026年09月22日 1 点赞 0 评论 46 浏览

量子与经典光协同组网资源分配策略

摘要：针对量子计算带来的“先截获后解密”的数据安全威胁，量子密钥分发（QKD）能够为通信双方提供长期不可破解的安全密钥。考虑到量子信号传输的脆弱特性，基于暗光纤构建专用量子密钥分发网络（QKDN）面临巨大的成本障碍。而融合网络中经典光信号对量子信号存在动态的噪声干扰，使QKD 无法正常运行。提出量子与经典光协同组网资源分配策略，包括面向经典通信的自适应路由与波长资源分配算法（C-ARWA）、面向量子通信的自适应路由与波长资源分配算法（Q-ARWA），以及基于C-ARWA 与Q-ARWA 组合的协同资源分配算法（SRWA）。38 节点城域拓扑下仿真结果表明，基于量子与经典光端到端协同的SRWA 算法在300 Erlang 业务量条件下，实现业务平均会话密钥速率由bit/s 至kbit/s的量级提升。

光电 2026年09月20日 1 点赞 0 评论 39 浏览

水下可见光通信关键技术进展与展望

摘要：围绕水下可见光通信面临的器件带宽受限、非线性效应和湍流导致的信号强度闪烁和光束波前畸变等问题，探讨了水下可见光通信信道建模、发射与探测器件、调制与编码、合成孔径接收，以及多维复用等关键技术的研究进展。在信道建模方面，介绍了从时域到空域、从传统物理模型到深度学习驱动的多样化的建模手段。在器件方面，针对带宽、光电转换效率、灵敏度的优化，不同类型的发射、接收器件不断被研制并逐渐被更新优化。在调制与编码技术方面，回顾了常见的调制编码技术，并就多维无载波幅度相位调制技术、差分导频编码技术、深度学习赋能的Tomlinson‒Harashima 预编码技术展开详细介绍。针对湍流、非线性等干扰，提出了合成孔径接收技术。多维度的接收通道，包括空间、偏振及时间等，能够在一定程度上抑制信道衰落与干扰，提升系统的稳定性与抗干扰性能。最后介绍了面向高速大容量的新一代海基通信的多维复用技术，并对水下可见光通信领域的技术瓶颈和未来重点发展方向进行了展望。

光电 2026年09月17日 1 点赞 0 评论 56 浏览

语义光通信：从地面到空天

摘要：语义光通信通过人工智能技术提取、传输核心语义信息而非完整比特流，成为突破上述瓶颈的关键新兴范式。在地面场景中，语义光通信能显著提升传输效率与智能交互能力，在光纤通信中实现信源的高效智能传输、多媒体内容的情感分析与交互、大容量全息通信等应用，为F5G/F6G 通信、智慧城市、虚拟现实等领域提供核心技术支撑。在空天领域，面向自由空间光通信中大气衰减、大气湍流、星间/星地长链路信噪比低等难题，语义光通信可通过聚焦语义核心信息，大幅提高通信稳定性、可靠性与频谱利用率，为长距离卫星通信、深空探测等任务的高效信息交互提供全新解决方案。将系统介绍语义光通信的基本理念与技术方法，梳理其在光纤通信与自由空间光通信中的研究进展，深入探究不同传输场景、业务需求下的系统性能优化路径，为推动语义光通信从理论研究走向实际应用提供参考。

光电 2026年09月16日 1 点赞 0 评论 64 浏览

光电探测器光学中心高精度自动校准技术

摘要：针对透镜型光子单元探测器（简称光探）存在的光学中心校准精度低、一致性差、劳动强度大以及效率极其低下等问题，提出了一种高精度全自动光学中心校准系统。首先，通过高精度夹持机构与μm 级光学显微镜图像采集系统构建物理调节平台；接着，采用改进归一化匹配算法提取光探的光学中心坐标值，并结合最小二乘滤波与旋转拟合算法获取光探机械定位中心的精确坐标值；最后，通过μm 级差动伺服调节，使光探机械定位中心与光学中心同轴度误差控制在20 μm 以内。对比人工标定结果与系统自标定结果可知，偏差Δx 均值小于等于0.87 μm，Δy 均值小于等于0.76 μm，且Δx和Δy 的标准差分别为1.1 μm 和1.0 μm，这表明所提系统的自标定精度和稳定性较好。此外，所提系统完成单次全流程校准的耗时不超过3 min，相比传统校准工艺（耗时约为25 min），整体校准效率提升约8.3 倍，在校准精度、一致性和校准效率均得到显著提升。

光电 2026年09月16日 1 点赞 0 评论 52 浏览

基于石墨烯/纳米微球电光调制器的调Q光纤激光器

摘要：利用光纤倏逝波耦合效应，设计一种基于石墨烯/聚苯乙烯纳米球/聚二甲基硅氧烷（Gr/PS Ns/PDMS）电光调制器的调Q（Q 为品质因子）光纤激光器。该全光纤电光器件采用氢氧火焰制备的锥型光纤，并将其置于石墨烯和Ag 叉值电极之间构成调制结构。为了增强光与石墨烯的相互作用，将单层PS Ns 沉积于石墨烯表面，并用PDMS 稳定结构，限制发散的倏逝场以形成强局域场。实验结果表明：在电极两端施加不同幅值的电压以改变石墨烯固有的光学吸收特性，对腔内光进行调制，可以实现1530 nm 光纤激光器调Q 脉冲输出性能的主动调控，器件的调制深度达53.25%，脉冲重复频率在41.6~71 kHz 内连续可调，脉宽在3.186~3.965 μs 内，对应平均输出功率为2.69~3.94 mW，脉冲能量为64.69~55.42 nJ。该器件兼具低成本、低功耗、高调制深度的优势，为开发灵活可控的调Q 光纤激光器提供新思路。

光电 2026年09月15日 1 点赞 0 评论 58 浏览

基于多功能量子阱二极管器件的氮化镓光电融合手势通信系统

摘要：设计并实现一种基于多功能氮化物二极管器件的光电融合手势通信系统。该系统包含由多功能量子阱二极管器件组成的可穿戴手势识别传感模块以及无线光通信（WOC）链路。其中，手势识别部分利用片上集成氮化镓光电子器件作为光发射和光接收，融合塑料光纤传感器，实现对手指弯曲的感知，并通过单片机读取和识别手势信息，实现手势精准识别。随后，将手势信息经串口输出，对信号进行频移键控（FSK）调制后驱动蓝光发光二极管（LED）发光，串口波特率为1200 Baud，FSK 载波频率分别为42 kHz 和84 kHz；接收端通过绿光LED 探测，演示1.5 m 水下信道传输，误码率低于10-4。该系统的总功耗约为13.2 W。所提基于氮化物二极管器件的手势传感和通信架构为构建低成本人机交互系统提供可行的解决方案，在水下救援和人机交互等场景中具有潜在的应用价值。

光电 2026年09月15日 1 点赞 0 评论 63 浏览

紧聚焦矢量光场调控方法、进展及应用

摘要：紧聚焦矢量光场调控作为衍射极限尺度下探索光与物质相互作用的重要工具，近年来在理论与应用层面均取得显著进展。基于Richards-Wolf 矢量衍射积分理论及其傅里叶变换形式，研究者实现了对紧聚焦光场的高效建模与精确计算，为复杂光场设计提供了坚实基础。在此理论框架下，横向自旋光场、时空光涡旋及光学斯格明子等新型特异性光场相继被提出并得到验证，显著拓展了光场调控的自由度与物理内涵。这些前沿成果推动了超分辨显微成像、光镊技术、微纳加工及光学传感等领域的快速发展，在生命科学、精密制造和信息处理中展现出广阔的应用前景。从上述理论方法、前沿进展与典型应用三个方面对紧聚焦矢量光场进行了系统论述。

光电 2026年09月14日 1 点赞 0 评论 69 浏览

消防头盔近眼显示系统光学设计

摘要：将头戴显示设备应用于消防领域，有利于消防人员更好地获取周边环境信息，解放双手，方便作业。为此，将自由曲面棱镜与消防面罩集成设计，设计出一种面向消防应用场景的头盔显示光学系统。设计结果表明，该系统在450~680 nm可见光波段内可实现39°×22°的视场角，适配0.71 inch（1 inch=2.54 cm）、分辨率为1980×1080 的有机发光二极管微显示器，具备8 mm 的出瞳直径与18 mm 的出瞳距离，满足现役消防面罩内佩戴需求。此外，分析了面罩外表面在260 ℃高温火场下的面型变化，以及面罩内近眼显示光学系统在20~60 ℃温度范围内的成像质量，还将面罩面型的受热变化拟合成离轴自由曲面，并将其引入光学设计优化过程，从而提升了系统在高温环境下的光学稳定性。结果表明，在较宽的温度范围内，近眼显示系统在奈奎斯特频率处的调制传递函数优于0.25，图像畸变为8.97%，集成面罩的透射通道畸变为2%。该研究为增强现实显示在消防专业领域中的应用提供了有效的设计与优化思路。

光电 2026年09月14日 1 点赞 0 评论 70 浏览