编者按
已于7月顺利出版，共收录36篇特邀文章（综述22篇，研究论文14篇），内容涵盖高速光纤传输、智能光网络、通感融合、空间与水下光通信、量子与新型光传输架构六大研究方向，多角度、多层次系统地展现了当前光通信领域的研究热点、技术突破与应用潜力。
通信与感知的深度融合已成为重塑光网络架构的重要驱动力，不仅显著拓展了网络的多维感知能力，还为信息基础设施的智能化演进提供了坚实支撑。广东工业大学先进光子技术研究团队提出了一种基于标准单模光纤的通信与感知融合系统架构，有望解决甚低频感知灵敏度差与频谱资源利用率低的研究挑战，开展了甚低频感知与大容量通信深度融合的实验验证，为地震预警、海洋监测以及基础设施安全监控等应用提供了关键技术支撑。该文被选为本专题亮点文章。
文章来源：年第13期亮点文章 |
01
研究背景
光纤通信与光纤传感的深度融合正成为重塑光网络架构的重要驱动力。通过赋予通信光缆“感知”能力，不仅可以构建广覆盖、多参数的分布式感知网络，还能推动通信基础设施智能化升级，满足下一代光网络对高性能与多功能的应用需求。
在地震预警、海洋监测以及基础设施安全监控等应用领域，精准感知甚低频（ULF）扰动信号至关重要。ULF信号频率通常低于10 Hz，能量极为微弱，容易被环境噪声淹没，导致ULF感知灵敏度性能恶化。此外，通信与感知功能相互独立的传统架构限制了频谱资源的利用效率，无法充分挖掘光纤网络的传输潜力。因此，亟待在现有光纤通信网络上探索大容量通信与ULF感知的深度融合关键技术。
02
面向ULF分布式声波感知的单模光纤通感融合系统研究
针对现有光纤通感融合系统在ULF感知灵敏度和频谱利用率方面的性能局限，提出了一种基于频分复用的共波长信道通信与感知融合（ISAC）系统架构。如图1所示，通过数字副载波复用（DSM）技术，将高速通信信号与线性调频脉冲感知信号灵活分配在同一波长信道内，实现了通信与感知的深度融合。
图1 标准单模光纤通感融合系统架构
研究团队搭建了实验平台，如图2所示，优化了通信与感知信号的频域分布及保护间隔，实现了两者的高效协同。尽管带外频分复用方案通过减少信号间相互作用，有助于提高感知信噪比，但对器件带宽需求增加，导致通信性能显著下降。而带内频分复用方案在频谱利用率和通信性能之间可以达到更优平衡，展现出更高的实际应用价值。此外，研究结果还表明，直接探测和自相关解调技术能够实现高灵敏度的ULF感知，为复杂环境下的系统稳定性提供了技术支撑。
图2 大容量光通信与ULF感知融合实验系统
通过上述优化设计，对C波段不同波长通道的传输性能进行了测试，如图3所示。其中，1550 nm波长处的通信信号为30 GBaud DP-16QAM DSM信号，中间两副载波间预留2 GHz保护间隔；其余波长信道传输45 GBaud DP-16QAM DSM信号，没有预留保护间隔。实验结果显示，所有波长通道误码率（BER）均低于20%软判决前向纠错编码阈值，总传输容量可达34.44 Tbit/s，净容量为28.70 Tbit/s，总频谱效率为7.175 bit·s-1·Hz-1，净频谱效率为5.98 bit·s-1·Hz-1。
图3 96个波长通道的BER性能
此外，对ULF感知性能进行了测试。在光纤末端施加0.1 Hz的正弦扰动，如图4(a)所示，可准确定位扰动位置在38.31 km处，与预期结果完全一致。如图4(b)所示，在25 s的测量时长内，捕获了两个10 s的重复周期，对应0.1 Hz振动信号，信号峰峰值为130 nɛ，与人为施加应变的幅值一致。图4(c)展示了应变的幅度谱密度，计算可得感知灵敏度为5.49
，表明系统能够在38 km标准单模光纤上准确感知0.1 Hz的ULF扰动。
图4 测量的振动结果。(a)时间-距离映射瀑布图；(b)振动时域波形；(c)幅度谱密度
综上，在完成大容量光纤通信的同时，实现了高灵敏度的ULF感知，这为通感融合系统的应用推广提供了关键技术储备。
03
后续工作
未来工作将重点围绕共波长信道通感融合信号串扰机理与抑制技术开展研究，旨在进一步提升ULF声波信号的探测灵敏度和大容量光纤通信性能。同时，将持续推动光纤网络中通信与感知功能的深度融合，优化标准单模光纤通感系统的整体性能，为智能光网络的发展提供关键技术支撑。
作者简介
向梦，广东工业大学教授。2017年在华中科技大学获博士学位，之后在加拿大麦吉尔大学担任博士后研究员，2025年10月加入广东工业大学先进光子技术研究院，主要从事基于新波段、新光纤、新放大的高速光传输关键技术研究。主持(完成)科技部重点研发项目课题子课题、国家自然科学基金面上项目(2项)/重点项目课题等科研项目，以第一通信作者在、IEEE Communications Magazine、Journal of Lightwave Technology 等光纤通信领域主流期刊发表SCI论文38篇，受邀在学术会议完成口头报告15次、Post-deadline Paper报告2次；申请发明专利15项，其中授权7项，成功转化1项。曾获国际光学工程学会(SPIE)奖学金，指导学生获ACP会议最佳论文奖。
科学编辑 | 向梦
编辑 | 杨晨
