【產(chǎn)通社，5月20日訊】華中科技大學(xué)（Huazhong University of Science & Technology, HUST）官網(wǎng)消息，Science Advances在線發(fā)表了武漢光電國家研究中心張新亮教授研究團隊題為“Real-time Fourier-domain optical vector oscilloscope”的研究論文。該研究提出了一種超大帶寬的實時光學(xué)矢量示波器，將測量帶寬拓展至3THz，實現(xiàn)了多通道高級調(diào)制格式信號的同步全光場探測，對未來高速相干光通信的實時探測和光學(xué)性能監(jiān)測具有重要意義。

近年來，隨著實時視頻通話、虛擬化數(shù)據(jù)中心等寬帶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長。為滿足數(shù)據(jù)流的增長所帶來的巨大帶寬需求，實現(xiàn)更高傳輸速率和更大傳輸距離的大容量光纖通信系統(tǒng)是當前光通信領(lǐng)域的研究重點。同時，對于高速信號探測的研究也在同步發(fā)展。實時示波器是分析高速信號的重要儀器，對于光學(xué)性能監(jiān)測、超快現(xiàn)象研究及高速光通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測都有著重要的作用。然而，由于電學(xué)帶寬的限制，目前商用實時示波器最高可達110GHz帶寬。采用多通道相干合成的方案，可實現(xiàn)百GHz的等效實時帶寬，但系統(tǒng)復(fù)雜�；诋惒讲蓸臃桨改艽蠓嵘郎y量帶寬，但僅適用于重復(fù)性周期信號，通常用于光學(xué)性能監(jiān)測等應(yīng)用，例如商用化的通信信號分析儀或眼圖分析儀。通過時域透鏡放大時間軸來降低對于探測帶寬的需求，可探測非重復(fù)性、大帶寬信號，但難以觀測信號的相位信息。因此，面向高速信號的探測技術(shù)對于提升測量帶寬、提高測量速率和增加測量信息維度具有迫切需求。

針對上述難題和需求，張新亮教授研究團隊張馳教授等人提出了一種基于超快光譜技術(shù)的大帶寬實時矢量示波器，能夠同時滿足超寬帶、高分辨和全光場測量的要求。該系統(tǒng)結(jié)合啁啾相干探測技術(shù)，其中啁啾的本征光頻-時映射關(guān)系與色散傅里葉變換的頻-時映射關(guān)系相同，因此相干接收機探測可以覆蓋整個光譜范圍，極大地降低了對于電學(xué)探測帶寬的需求，并同時捕獲信號全光場（強度和相位）信息。在DSP中重構(gòu)待測信號的頻譜全場信息和大帶寬時域全場信息。該實時光學(xué)矢量示波器在520ps的記錄長度上實現(xiàn)了280fs的分辨率，其中時間記錄長度與分辨率比值達1857，是單幀測量技術(shù)所取得的最大值。首次實現(xiàn)了對多路波分復(fù)用高級調(diào)制格式信號（4×160gigabit/s QPSK）的同步實時觀測，預(yù)示著該系統(tǒng)在波分復(fù)用系統(tǒng)應(yīng)用中的巨大前景。

本文報道的超大帶寬實時光學(xué)矢量示波器具有大帶寬、超快幀率及高魯棒性等優(yōu)勢，為實現(xiàn)高速矢量信號測量探索了新的思路。同時其結(jié)構(gòu)復(fù)雜度低，有望結(jié)合硅基光子學(xué)的優(yōu)勢，進一步實現(xiàn)片上集成的超大帶寬實時測量系統(tǒng)。

該研究工作得到了科技部國家重點研發(fā)計劃及國家自然科學(xué)基金等項目的資助。華中科技大學(xué)博士生李侖和張馳教授為論文共同第一作者，張新亮教授、張馳教授和國家信息光電子創(chuàng)新中心肖希博士為論文共同通訊作者。論文第一單位為華中科技大學(xué)。香港大學(xué)Kenneth Kin-Yip Wong教授、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）李響教授、國家信息光電子創(chuàng)新中心張紅廣博士、華中科技大學(xué)碩士生蔡宇翀及博士生李耀帥為共同作者參與相關(guān)工作。

查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://news.hust.edu.cn/info/1002/48708.htm，以及http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg2538。（張怡，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）