光纖在線特邀編輯：邵宇豐，龍穎，胡欽政
    2019年5月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光載無線通信系統(tǒng)，激光雷達(dá)系統(tǒng)，光傳輸系統(tǒng)，光調(diào)制技術(shù)以及光信號處理技術(shù)等。筆者將逐一評析。
1. 光載無線通信系統(tǒng)
英國肯特大學(xué)的Usman Habib等科研人員使用單個(gè)光載無線通信（RoF）鏈路和單個(gè)射頻（RF）鏈路，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于子載波復(fù)用（SCM）RoF傳輸和漏波天線（LWA）包含波束轉(zhuǎn)向特性）的60GHz多用戶傳輸系統(tǒng)；該系統(tǒng)具有成本和DSP處理復(fù)雜度低的特性。科研人員還進(jìn)行了系統(tǒng)級實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果證明：同時(shí)為20個(gè)空間分布用戶提供服務(wù)時(shí)，總數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10.6Gb/s。通過對LWA波束控制引起的大帶寬信號信噪比下降的研究還表明，對于固定的傳輸帶寬，多用戶傳輸?shù)暮退俾蕦㈦S著服務(wù)用戶的數(shù)量而增加；但當(dāng)用戶信號帶寬小到不受LWA影響時(shí)，其飽和度會增加。因此，通過執(zhí)行不同頻率到相似角度方向的傳輸過程，能實(shí)現(xiàn)多個(gè)LWA協(xié)同運(yùn)行來提高傳輸頻譜效率。[1]



圖1 使用單個(gè)RF鏈進(jìn)行60 GHz頻段多用戶傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)裝置

2. 激光雷達(dá)系統(tǒng)
南京航空大學(xué)的Zhongyang Xu等科研人員設(shè)計(jì)并演示了一種可以同時(shí)測量距離、速度和去極化比的多功能激光雷達(dá)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是偏分復(fù)用雙驅(qū)動Mach-Zehnder調(diào)制器（PDM-DMZM）；，其中在s偏振光中產(chǎn)生-1階單頻光邊帶，在p偏振光中產(chǎn)生+ 1階線性調(diào)頻（LFM）光邊帶。在接收機(jī)中，單頻和LFM光信號由偏振分束器（PBS）分開，以便可以單獨(dú)測量距離和速度。由于去極化效應(yīng)，LFM和單頻RF信號之間的強(qiáng)度比改變，可以用于測量消偏振比。在實(shí)驗(yàn)中，校準(zhǔn)的多功能激光雷達(dá)系統(tǒng)被證明可以同時(shí)實(shí)時(shí)測量移動鏡的距離和速度，分辨率分別為1.8 cm和1.1 m/s。上述多功能激光雷達(dá)系統(tǒng)可用于大氣監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)測量距離，速度和去極化比。[2]


圖2 （a）多功能激光雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置；實(shí)黑線是光纖，藍(lán)虛線是電纜。 （b）-（d）分別為E1，E1p和E1的光譜
3. 光傳輸系統(tǒng)
北京郵電大學(xué)的Shanyong Cai等科研人員設(shè)計(jì)了一種基于少模摻鉺光纖放大器（FM-EDFA）的全光中繼系統(tǒng)，用以抵抗大氣湍流負(fù)面影響。在實(shí)驗(yàn)中，用湍流相位屏模擬大氣湍流，在繼電器中采用FM-EDFA作為接收器改善湍流引起的衰落，從而為光中繼系統(tǒng)傳輸后的接收信號降低誤碼率（BER）�？蒲腥藛T設(shè)計(jì)了具有FM-EDFA的雙跳自由空間光通信（FSO）系統(tǒng)模型，并分析了基于FM-EDFA中繼系統(tǒng)的誤碼性能。與基于單模摻鉺光纖放大器（SM-EDFA）的中繼系統(tǒng)相比，基于FM-EDFA的中繼系統(tǒng)誤碼性能更優(yōu)。當(dāng)2或4個(gè)空間模式的少模光纖（FMF）應(yīng)用時(shí)，中繼系統(tǒng)的誤碼性能夠進(jìn)一步提高。在中等湍流條件下（D⁄r_0 =2.872(C_n^2=1×〖10〗^(-13))），在BER=1×〖10〗^(-4)時(shí)，具有FM-EDFA固定增益中繼系統(tǒng)的功率預(yù)算比使用SM-EDFA的中繼系統(tǒng)要高10dB以上。因此，基于FM-EDFA的全光中繼系統(tǒng)具有更好的通信能力，并且有可能在未來的FSO系統(tǒng)得以應(yīng)用[3]。
 

圖3 （a）基于FM-EDFA的雙跳全光中繼系統(tǒng)；（b）具有SM-EDFA的繼電器；以及（c）具有FM-EDFA的繼電器的示意圖；（d）SMF / FMF的規(guī)格；（e）采用SM-EDFA/FM-EDFA的全光中繼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

4. 光調(diào)制技術(shù)
中山大學(xué)電子與信息技術(shù)學(xué)院的Dongdong Zou等科研人員在2公里光互聯(lián)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，比較了位加載離散多音（DMT）和預(yù)均衡離散傅里葉變換擴(kuò)頻（DFT-Spread）DMT在強(qiáng)度調(diào)制直接檢測（IM/DD）光傳輸系統(tǒng)中的通信性能。科研人員發(fā)現(xiàn)基于二次曲線（QC）擬合的部分預(yù)均衡DMT信號經(jīng)2km 標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SSMF）傳輸后，其性能優(yōu)于基于ZF的完全預(yù)均衡和基于CCB算法的位加載DMT信號。在具有-3dB 接收光功率（ROP）的OBTB傳輸中，具有基于部分預(yù)均衡和基于ZF的完全預(yù)均衡的優(yōu)化QC擬合的DFT-Spread DMT信號的接收誤碼率（BER）值分別為1.0×〖10〗^(-3)和3.8×〖10〗^(-3)。在2公里的SSMF傳輸之后，與HD-FEC閾值為3.8×10-3采用CCB算法的比特加載DMT信號相比，QC擬合預(yù)均衡的DFT-Spread DMT信號的接收機(jī)靈敏度提高了2.5dB[4]。


圖4 （a）DFT-Spread和（b）IM / DD系統(tǒng)中比特加載DMT信號的發(fā)送和接收裝置

5. 光信號處理技術(shù)
華東師范大學(xué)的Yang Chen等科研人員設(shè)計(jì)了一種基于激光二極管（LD）和雙極化二進(jìn)制相移鍵控（DP-BPSK）調(diào)制器的光子輔助多頻相位編碼微波信號發(fā)生器。系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件由DP-BPSK調(diào)制器和兩個(gè)雙驅(qū)動馬赫-曾德爾調(diào)制器（DD-MZM）組成（兩個(gè)DD-MZM均由二進(jìn)制編碼信號和微波參考信號驅(qū)動)。通過控制DD-MZM的偏置點(diǎn)以及編碼信號和微波參考信號的功率，在相同的功率電平下產(chǎn)生了六個(gè)不同微波載波頻率的多頻相位編碼微波信號�？蒲腥藛T還實(shí)驗(yàn)生成了載波頻率為1.5和2GHz，1和2.5GHz，1.5和6.5GHz的整數(shù)倍相位編碼微波信號，并對相位恢復(fù)精度和脈沖壓縮性能進(jìn)行了評估。生成的相位編碼微波信號可以實(shí)現(xiàn)大于8dB的峰值旁瓣率（PSR），以及大于55的脈沖壓縮比（PCR）�？蒲腥藛T提出的多頻相位編碼微波信號新方法，可以在多頻帶雷達(dá)系統(tǒng)中得以應(yīng)用。[5]

圖5 多頻相位編碼微波信號發(fā)生器

參考文獻(xiàn)：
Usman Habib, “Single Radio-Over-Fiber Link and RF Chain-Based 60 GHz Multi-Beam Transmission”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 9, pp. 1974–1980, May 1,2019.
Zhongyang Xu, “Multifunction Lidar System Based on Polarization-Division Multiplexing”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 9, pp. 2000–2007, May 1,2019.
Shanyong Cai, “Turbulence-Resistant All Optical Relaying Based on Few-Mode EDFA in Free-Space Optical Systems”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 9, pp. 2042–2049, May 1,2019.
Dongdong Zou, “Comparison of Bit-Loading DMT and Pre-Equalized DFT-Spread DMT for 2-km Optical Interconnect System”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 10, pp. 2194–2200, May 15,2019.
Yang Chen, “Simultaneous Multi-Frequency Phase-Coded Microwave Signal Generation at Six Different Frequencies Using a DP-BPSK Modulator”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 10, pp. 2293–2299, May 15,2019.