光纖在線(xiàn)特邀編輯：邵宇豐，龍穎，胡欽政，王壯，楊杰
    2019年8月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：有源器件、無(wú)源器件和波導(dǎo)、光學(xué)傳感器和測(cè)量系統(tǒng)、自由空間傳輸系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)與傳輸系統(tǒng)等，筆者將逐一評(píng)析。
1. 有源器件
日本東京大學(xué)的Mohiyuddin Kazi等研究人員使用了壓縮應(yīng)變的InGaAsp/InGaAsp多量子阱（MQW）在偏移量子阱（OQW）平臺(tái)上研究了一種基于InP的單片集成斯托克斯矢量調(diào)制器（SVM），如圖1所示。研究人員通過(guò)調(diào)整施加到相位調(diào)制器的電壓，以實(shí)現(xiàn)在輸出端產(chǎn)生任意偏振狀態(tài)（SOP）。他們還采用單金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）再生工藝將一對(duì)無(wú)源偏振轉(zhuǎn)換器（PCS）和有源MQW偏振相關(guān)相位調(diào)制器（PD-PM）集成在一起。該調(diào)制器的所有組件都在偏移量子阱（OQW）平臺(tái)上進(jìn)行串聯(lián)，并且該器件具有相對(duì)簡(jiǎn)單的制作工藝和標(biāo)準(zhǔn)的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，這就使得它可以很容易地與光子集成電路（PIC）中的其它主動(dòng)或被動(dòng)組件集成[1]。

圖1 基于單片OQW的SV調(diào)制器

2. 無(wú)源器件和波導(dǎo)
日本立命館大學(xué)的Koichi Takiguchi等研究人員研究了一種可調(diào)諧集成光學(xué)正交頻分復(fù)用（OFDM）解復(fù)用器；它可以用于解調(diào)具有不同數(shù)量子載波信道的OFDM信號(hào)，系統(tǒng)原理如圖2所示。該解復(fù)用器由可調(diào)諧耦合器、延遲線(xiàn)陣列、片狀星耦合器型光學(xué)離散傅里葉變換（DFT）電路和光柵組成，能夠?qū)崿F(xiàn)基于光學(xué)DFT的各類(lèi)光OFDM信號(hào)的可調(diào)諧解復(fù)用。他們首次實(shí)現(xiàn)了解復(fù)用器對(duì)可變數(shù)目的OFDM子載波進(jìn)行解復(fù)用的實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)測(cè)量210到1010 Gbit/s光OFDM信號(hào)的所有解復(fù)用子載波的誤碼率（BER）來(lái)驗(yàn)證了該器件的工作可行性，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。結(jié)果表明：與傳統(tǒng)解復(fù)用器相比，該器件通過(guò)使用集成光學(xué)組件保證了工作穩(wěn)定性[2]。

圖2 可調(diào)光OFDM解復(fù)用器

圖3 實(shí)驗(yàn)裝置

3. 光學(xué)傳感器和測(cè)量系統(tǒng)
意大利坎帕尼亞大學(xué)的A. Coscetta等研究人員探索了一種提高暗脈沖布里淵光時(shí)域分析（BOTDA）傳感器精度的有效方案。他們通過(guò)對(duì)受激布里淵散射過(guò)程在頻域建模，證明了對(duì)原始數(shù)據(jù)應(yīng)用高通濾波器可以去除與泵浦背景相關(guān)的衰減，同時(shí)還能降低信噪比（SNR）。他們通過(guò)數(shù)值分析和在20cm空間分辨率條件下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有效性，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。研究結(jié)果表明，與基于迭代步驟中的失真項(xiàng)計(jì)算方法相比，該方法更加快速且不需要任何積分計(jì)算過(guò)程；同時(shí)該方法不受扭曲過(guò)程影響，對(duì)傳感器范圍限制的敏感性也較小；但它要求每個(gè)頻率都需要進(jìn)行兩次測(cè)量，從而導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間加倍，并且還會(huì)產(chǎn)生具有尖銳下降沿的低抖動(dòng)光脈沖[3]。

圖4 實(shí)驗(yàn)裝置

4. 自由空間傳輸系統(tǒng)
韓國(guó)蔚山大學(xué)的Manh Le Tran等研究人員研究了一種新的比特-符號(hào)映射，可用于可見(jiàn)光通信（VLC）系統(tǒng)中的廣義空間調(diào)制（GSM），系統(tǒng)模型如圖5所示。該映射方法首先根據(jù)歐幾里德距離（ED）對(duì)GSM符號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，然后迭代地將每個(gè)GSM符號(hào)分配給滿(mǎn)足格雷碼的相應(yīng)比特序列。他們還提供了一種窮舉排序方法和一種降低復(fù)雜度的排序方法，可用于獲得有效的映射算法。仿真結(jié)果表明，基于ED的映射算法在GSM MIMO-VLC系統(tǒng)中優(yōu)于傳統(tǒng)映射算法[4]。

圖5 GSM系統(tǒng)模型

5. 光纖網(wǎng)絡(luò)與傳輸系統(tǒng)
德國(guó)華為技術(shù)杜塞爾多夫有限公司的Fabio Pittalà等研究人員在未放大的40km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SSMF）鏈路上以11dB的損耗功率代價(jià)成功演示了1577nm的400Gbit/s DP-16QAM傳輸過(guò)程，實(shí)驗(yàn)裝置如圖6所示。商用高帶寬相干驅(qū)動(dòng)調(diào)制器（HB-CDM）和高帶寬微集成相干接收器（HB-μICR）是專(zhuān)門(mén)為C波段設(shè)計(jì)的，它們與兩個(gè)可封裝、熱調(diào)諧的低成本L波段激光源結(jié)合使用。他們還借助于無(wú)存儲(chǔ)器的單采樣符號(hào)非線(xiàn)性離線(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理（DSP）過(guò)程，對(duì)驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器的非線(xiàn)性傳輸曲線(xiàn)進(jìn)行了校正，保證發(fā)射機(jī)的光功率最大化，這對(duì)于無(wú)放大光纖鏈路的應(yīng)用至關(guān)重要。此外，多級(jí)載波恢復(fù)過(guò)程能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的系統(tǒng)性能，但所使用的相干激光源具有較大相位噪聲。該相干激光源是基于電吸收調(diào)制激光器模塊（EML）實(shí)現(xiàn)，并專(zhuān)為價(jià)格敏感的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）應(yīng)用而設(shè)計(jì)[5]。

圖6 采用集成小尺寸光學(xué)元件和離線(xiàn)DSP處理的400Gbit/s 光纖通信裝置

參考文獻(xiàn)
[1] Mohiyuddin Kazi; Samir Ghosh; Masakazu Sugiyama; et al. Offset-Quantum-Well-Based Integrated Stokes Vector Modulator on InP [J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(15): 1233 - 1236. 
[2] Koichi Takiguchi; Yukihiro Ikeyama. Tunable Optical OFDM Demultiplexer Utilizing Slab Star Coupler-Based Optical DFT Circuit [J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(16): 1327 - 1330.
[3] A. Coscetta; E. Catalano; E. Cerri; L. Zeni; et al. High-Pass Filtering for Accuracy Enhancement in Dark-Pulse Brillouin Optical Time Domain Analysis [J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(15): 1213 - 1216.
[4] Manh Le Tran; Sunghwan Kim. Novel Bit Mapping for Generalized Spatial Modulation in VLC Systems [J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(15): 1257 - 1260.
[5] Fabio Pittalà; Ivan N. Cano; Christian Bluemm; et al. 400-Gbit/s DP-16-QAM Transmission Over 40-km Unamplified SSMF With Low-Cost PON Lasers [J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(15): 1229 - 1232.