光通信最新发展年终盘点|去年我国挺给力！这些光通信成果值得点赞

光通信的研究对我们当前的生活有着十分重要的作用，中国在去年的研究和发展中很给力，今天为大家盘点了一些值得点赞的光通信最新成果，大家可以看看。看完下面的内容后，欢迎各位积极在下面发表自己的看法！

开展星地高速相干激光通信试验

点赞指数：★★★★★

搭载首颗量子科学实验卫星发射升空的相干激光通信载荷“浮出水面”。这是我国首次开展的星地高速相干激光通信试验，已具备5.12Gbps数据、图片和视频的传输速率能力。

此次试验是世界首次1550nm波段相干激光通信在轨试验。激光通信是一种利用激光传输信息的通信方式。相干激光通信技术具有接收灵敏度高、可全天时工作等特点，是未来空间高速通信组网的重要手段，可克服高分辨率成像卫星等数据传输有限的瓶颈，特别适用于空间超远距离（数万公里）卫星间的高速激光通信。

1秒钟传输一张光盘所有的数据

相比第一代的几十、数百Mbps速率的直接探测激光通信技术，第二代的空间相干激光通信技术速率可达到数Gbps，乃至数十Gbps，是国际上高度关注的前沿高科技技术。

具备双向通信实验的条件

在这之前，欧美等发达国家已投入大量人力物力开展激光通信技术研究。2007年，欧空局率先与美国合作，在两颗卫星之间，采用1064nm波段、多路复接方式实现了5.6Gbps的相干激光通信。2013年，美国宇航局在月球和地球之间建立了激光链路，演示激光通信的下载和上传数据的能力。2014年6月6日，美国航天局宣布利用激光束把一段时长37秒的高清视频，从国际空间站传输到地面，只用了3.5秒，而传统技术下载需要至少10分钟。2015年，欧空局又实现了低轨与高轨卫星之间的相干激光通信，通信速率达到1.8Gbps，开辟了利用相干激光通信进行数据中继的先河。

此次由中科院上海光机所牵头研制的空间高速相干激光通信载荷是2012年在中科院支持下启动，2016年8月16日搭载“墨子号”量子卫星发射升空，2016年12月28日至2017年1月15日开展了首轮在轨测试，实现了星地距离1000公里以上，低仰角（20度左右）情况下，下行单路通信速率5.12Gbps，并成功进行了图像传输，图片清晰；同时也进行上行PPM调制直接通信，通信速率20 Mbps。

高速相干激光通信载荷总指挥陈卫标介绍，这是我国首次开展空间高速相干激光通信试验，在轨测试的完成，表明该载荷已具备持续开展双向激光通信实验的能力，对我国高速相干激光通信技术来说，具备里程碑的意义。

一根光纤实现135亿人同时通话

点赞指数：★★★★★

武汉邮电科学研究院宣布，在国内首次实现560Tb／s超大容量波分复用及空分复用的光传输系统实验，可以实现一根光纤上67．5亿对人（135亿人）同时通话，这标志着我国在“超大容量、超长距离、超高速率”光通信系统研究领域迈上了新的台阶。

本次实验采用具有自主知识产权的单模七芯光纤为传输介质。和普通光纤不同的是，一根单模七芯光纤相当于七根普通光纤合而为一。武汉邮科院负责人表示，如果将光纤信息传输类比作高速公路，普通光纤是单一车道，那么单模七芯光纤就相当于并行七车道，能够提供7倍于普通光纤的传输能力。通过工艺及技术上的突破，单模七芯光纤解决了多芯光纤间串扰难题，隔离度达到－70dB，把“车道”与“车道”之间的干扰和影响降到了最低。

在传输介质进行创新的同时，本次实验所采用的系统设备使用了16个单光源，经过光多载波发生装置，单芯传输容量为80Tbit／s，系统传输总容量达到560Tbit／s。据介绍，经专家组测试验证，此次实现的“560Tbit／s超大容量单模多芯光纤光传输系统”为国内首次，达到了国际先进水平。

随着移动互联网、云计算、大数据、物联网应用的快速兴起，流量激增给信息通信网络带来巨大挑战，解决网络数据流的“井喷式增长”难题正成为全球信息通信领域的竞争高地。作为我国光通信领域核心研发基地，武汉邮科院近年来在“超大容量、超高速率、超长距离”光通信传输领域，连续取得重大科技突破。2014年首次实现一根普通标准单模光纤C＋L波段100．3Tb／s容量传输实验，2015年，传输容量突破200Tb／s，同年“三超”技术商用实践取得成功。

全息投影技术提高光传输性能

点赞指数：★★★★

纳米光子电路、微芯片滤波器和转向灯中都会随着微小的随机性变化，使其中光的传输性能降低。研究人员已经找到一种方法来补偿这些变化，这可能实现在数据中心和计算机设备等应用的能源节省。来自乌特列支大学（德拜学院），屯特大学（MESA＋纳米技术研究所）和法国泰勒斯研究与技术研究所的研究人员，将他们的结果发表在领先的光学期刊《光学快报》最新一期上。

光纤通信在世界范围内已经普遍采用：基本上每一个高速互联网连接都由光纤提供。今天，一个活跃的发展领域是在一个单一的芯片上加入光通信应用，以减少在计算机和数据中心的功耗。在这样一个芯片上进行光通信的控制的有前景的实现方法是利用光子晶体耦合纳米振荡器，光谐振器能够调谐光束到相同的共振频率之间进行传输。

这些频率取决于每个谐振器的形状和结构。然而，即使在今天是最好的加工制作的谐振器器件，这样一件精密仪器其中孔是原子直径的十倍，但其中小的随机变化所引起的谐振频率的变化，也会影响光的传输性能。

数字全息投影技术

研究人员已经提出并实验证明了控制光子晶体纳米振荡器的光学方法。他们采用数字全息技术，在一定的位置上集中几个激光点。激光局部加热纳米光子芯片和并抵消其中的随机性变化。

此外，这种方法使研究人员可利用程序设计光子电路开关实现共振的接入。这一研究结果发表开在开放性期刊《光学快报》杂志上，将有助于低功耗高性能通信和计算机设备的不断发展。

日本开发水中大容量光通信技术

点赞指数：★★★★

日本海洋研究开发机构日前成功研发出水中大容量光通信技术，可以每秒20兆比特(Mbps)的传输速度实现100米以上距离的双向通信，有望广泛应用于海底调查及军事等领域。

据日本时事社报道说，目前水中无线通信主要依靠声学通信技术，传输速度较慢，每秒只有约10千比特(kbps)，不能实现大容量无线数据传输。日本海洋研究开发机构一个小组开发出了水中光通信设备，在海中水深700米至800米的区域进行了试验，以每秒20兆比特(Mbps)的传输速度成功实现距离120米双向光通信，这一速度可实时传输视频画面。

研究人员说，这一技术将来有望应用于海底探测等水下作业，海底观测仪器与船舶及无人机之间的通信以及潜水艇通信等军事领域。

日本海洋研究开发机构是日本国立研究机构，主导日本的海洋研究和资源调查，拥有“深海6500”和“地球”号等深海探测船。该机构接受日本防卫省的资金支持进行了上述技术研发。

少层黑磷应用提升系统性能

点赞指数：★★★★★

鉴于传统的电子处理速度逐渐逼近物理极限，人们将越来越多的目光投向全光信号处理技术。在高速光通信和光计算领域，全光信号处理的呼声极高。

在众多涉及全光信号处理的技术当中，全光调制和全光整形是不可或缺的。前者本质上就是用一束光来控制另外一束光的开、关状态，藉此能够极大地摆脱传统电控制光的窘境。后者则是对光信号进行整形，通过改进光信号脉冲的形状、抑制噪声水平，从而提高信号质量。全光整形避免了传统上先把光转换成电信号、电阈整形、再转换至光信号这一繁琐过程。

作为克服传统电子信号处理瓶颈的有效手段，全光信号处理亟需先进的非线性光学材料与器件支撑。新型二维材料以其所具备的优异非线性光学效应（饱和吸收效应和光克尔效应），被广泛应用于全光开关、波长转换、放大器和激光器、光通信信号处理、非线性光学光谱检测等多个领域。

黑磷，一种新型的层状结构材料，甫一加入到二维材料家族中，便引起了研究者的广泛关注。黑磷的结构与石墨烯的片层状结构相似。但与石墨烯具有零带隙不同，二维黑磷材料具有0.3-2 eV可调节的直接带隙能带结构。此外，黑磷还有媲美于硅的高迁移率，并且其光电性质具有面内各向异性。上述特征使得黑磷在射频器件、逻辑晶体管、红外光调制器、偏振器等应用中表现出独特的优势。

然而尽管黑磷纳米材料被广泛看好,但大面积均匀少层黑磷的实际应用由于固有缺陷的存在以及合成过程中不可逆的氧化作用而受到严重的限制。针对上述问题，深圳大学张晗教授团队采用电化学阴极剥离方法联合离心技术，成功制备出了大面积少层黑磷，并构建了黑磷-微纳光纤复合结构，将之成功地应用于全光信号处理。相关成果以内封面论文形式发表在Advance