複旦大學信息學院通信係、複旦大學電磁波信息科學教育部重點實驗室張俊文博士，餘(yu) 建軍(jun) 教授和遲楠教授等人的論文《基於(yu) Sinc奈奎斯特脈衝(chong) 產(chan) 生的偏振複用全光奈奎斯特信號的傳(chuan) 輸與(yu) 全通帶相幹探測》(Transmission and full-band coherent detection of polarization-multiplexed all-optical Nyquist signals generated by Sinc-shaped Nyquist pulses)在自然出版集團旗下期刊《科學報告》(Scientific Reports)上發表。

　　這一重要成果是繼2014年該研究團隊首次成功實現了全光Nyquist信號的完整產(chan) 生與(yu) 相幹探測後，在該領域的再一次突破。2014年8月，該研究團隊在《自然·科學報告》發表的《高速全光奈奎斯特信號的產(chan) 生於(yu) 全帶寬相幹探測》(High Speed All Optical Nyquist Signal Generation and Full-band Coherent Detection)論文，開啟了超高速全光全光信號處理和傳(chuan) 輸網絡的研究。在上述成果的基礎上，該研究團隊實現了偏振複用全光奈奎斯特信號的長距離傳(chuan) 輸，並首次成功實現了1Tb/s全光奈奎斯特信號全通帶相幹探測。

　　近年來，隨著高清互聯網電視、多媒體(ti) 、物聯網、智能手機、雲(yun) 計算和社交媒體(ti) 等新業(ye) 務的迅猛發展，人們(men) 對網絡帶寬或者說“網速”的要求不斷增加，通信傳(chuan) 輸速率和互聯網的數據流量一直處於(yu) 爆炸式增長中，這對作為(wei) 整個(ge) 通信係統基礎的物理層——光傳(chuan) 輸網提出了更高的傳(chuan) 輸性能要求。據統計，目前全球已有75億(yi) 移動電話用戶和超過30億(yi) 互聯網用戶，其底層骨幹網絡均建立在光纖通信基礎上。光纖通信具有極大的寬帶傳(chuan) 輸能力，而我國信息量的97%以上是通過光纖來傳(chuan) 送的，從(cong) 核心骨幹網，到城域網、光網絡交換節點，再到數據中心光互連、城市光纖接入網甚至光纖無線融合接入網，光纖通信網絡已成為(wei) 國家信息建設的基礎設施，以及信息傳(chuan) 輸和交換不可替代的承載平台。據統計，從(cong) 1990年到2014年，全球光通信容量增加了600~700的倍，光通信傳(chuan) 輸能力十年增加千倍。全球範圍內(nei) ，預計2015～2018年，全球互聯網都將維持年均30~60%以上的流量增速，到2030年，將會(hui) 有超過1萬(wan) 億(yi) 台的設備連入互聯網，作為(wei) 互聯網和通信網基礎的光傳(chuan) 輸網絡將不斷麵臨(lin) 承載海量數據的壓力，網絡擴容已經勢在必行。

　　在這樣的背景下，超高速超大容量與(yu) 高譜效率光信號的產(chan) 生受到了國內(nei) 外的廣泛關(guan) 注。而通常，單個(ge) 收發機所能達到的速率和效率往往決(jue) 定了整個(ge) 係統的成本和功耗。集成的高速收發設備，能將係統成本和功耗降到最低，因此世界各國及各大通訊巨頭都在研究如何在一定的帶寬範圍內(nei) 不斷提高單個(ge) 收發設備的傳(chuan) 輸速率。奈奎斯特信號具有理論最小的信號帶寬，相當於(yu) 把一定的信號壓縮在滿足無損傳(chuan) 輸的最小信道窗口以內(nei) 。通常，奈奎斯特信號需要利用高速模數轉換電子器件實現，然而這種電信號受到電子器件帶寬的限製，很難實現高速信號的產(chan) 生。全光信號處理能突破電子器件的帶寬限製而極大的提高信號產(chan) 生與(yu) 處理速率，全光奈奎斯特信號既能實現高速信號產(chan) 生，又能保證高頻譜效率，具有極大的應用前景，因此全光奈奎斯特信號的產(chan) 生與(yu) 探測受到國內(nei) 外的廣泛關(guan) 注。該研究成果的意義(yi) 在於(yu) 通過有效的提高單個(ge) 收發設備速率的方式來增加光傳(chuan) 送網絡的傳(chuan) 送容量，以解決(jue) 網絡通信流量爆炸式增長帶來的骨幹傳(chuan) 輸網擁堵問題。如果考慮語音通信，這相當於(yu) 一個(ge) 光波就能支持1200萬(wan) 對人同時電話;而以家庭用戶所使用的信號流量10Mb/s為(wei) 例，對於(yu) 1Tb/s骨幹傳(chuan) 輸速率，則一個(ge) 光波就可支持最大用戶10萬(wan) 戶，而如果繼續考慮通常光纖線路裏麵40路光波長，則通過一根頭發絲(si) 大小的光纖就能實現40T通信，即同時支持400萬(wan) 戶了。

　　奈奎斯特脈衝(chong) 信號可以用非常經典的時頻變換特性。在時間軸上，奈奎斯特脈衝(chong) 信號是一串無限延展的信號，因此很難通過數字濾波的方式產(chan) 生這種完美的波形。然而，在頻率軸上它又演變為(wei) 簡單的像梳子一樣的有限的頻率點。複旦大學研究團隊利用全光梳妝譜，通過奈奎斯特信號的時頻轉換特性，先在頻域進行濾波得到完美的周期脈衝(chong) 後，再在時域進行正交複用;在接收機端，通過全通帶相幹探測得到信號的完整信息後，利用所提出的先進信號處理算法，實現脈衝(chong) 信號的分離、均衡與(yu) 重建。通過這一方法，相繼成功實現首個(ge) 真正意義(yi) 上的全光Nyquist信號相幹通信係統探測，成功實現了偏振複用的全光奈奎斯特信號的產(chan) 生、長距離傳(chuan) 輸和全通帶相幹檢測，並創紀錄的實現了單通道1Tb/s的全光Nyquist 16QAM信號產(chan) 生與(yu) 探測。