[00105353]高速相干光通信基础理论与关键技术研究

　　该项目为国家自然科学基金资助重点项目（项目批准号：61331010）。

　　该项目围绕非线性传输与放大机理、大容量调制、复用与编码以及相干光信号性能监测与损伤补偿这三个瓶颈问题开展理论与实验研究。主要研究成果如下：

　　1. 在多维调制的相干光信号传输与放大的基础理论方面：在国际上首次理论提出并实验证实了拉曼泵浦相对强度噪声导致的信号相对相位噪声和相对偏振噪声的概念及统计特性， 提出了改进相位恢复算法；同时对 GN（高斯噪声）模型的准确性进行了验证，证明了将 GN 模型和 FWM 噪声的预测结合起来，可以准确预计最佳波特率的区间。并进一步优化了基于分布式拉曼放大器的超长跨距相干光通信系统的设计方案。

　　2. 在大容量长距离灵活谱相干光传输的关键技术方面：提出并验证了一系列的高频谱效率自适应光传输技术，有效提升了系统的频谱效率；采用预编码技术，实现频率分集和自适应分块加载，达到更高的功率效率；在 2 微米新波段也通过预编码技术实现了高频谱效率调制方案，解决了带宽受限问题；针对容量受限难题，系统地研究了空分复用光纤通信系统关

　　键技术及应用，开展了新型传输介质多芯光纤设计与制备，搭建了基于多芯光纤的大容量空分复用通信系统，同时还进行了多芯光纤功能器件及空分复用分布式光纤测量技术研究。

　　3. 在相干光通信信号的性能监测与损伤补偿方面：基于先进信号处理技术特别是分数阶傅里叶变换时频域信号处理以及深度学习神经网络等，创新构造人工信道训练序列，实现了非线性效应、OSNR、时间同步、频率偏移、以及色散等主要信道损伤的估计与补偿，并在此 基础上独立自主开发出超宽带相干光采样示波器的原理样机，开展了工程应用等。

　　该项目搭建并实现了大于 30T 容量和大于 2000km 光纤的相干光传输系统，完成了主要研究成果的验证、测试与示范工作。