特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，胡欽政，王壯，楊杰，伊林芳，田青，楊琪銘，于妮
12/22/2020，光纖在線訊，2020年11月出版的PTL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)、無源光子器件、光電探測器、波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)和光纖激光器等，筆者將逐一評析。

1、  光載無線通信系統(tǒng)

    澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)的Ke Wang等研究人員設(shè)計了一種當用戶準靜態(tài)時實現(xiàn)零功耗的被動高速室內(nèi)光載無線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持同時產(chǎn)生多信號束，可同時為不同位置的用戶提供接入服務(wù)。研究人員設(shè)計了準無源光束開關(guān)，無需施加連續(xù)電壓維持穩(wěn)態(tài)操作，并在室內(nèi)以10Gb/s的速率進行了數(shù)據(jù)傳輸，實驗裝置如圖1所示。研究表明，與傳統(tǒng)消耗連續(xù)功率的室內(nèi)光載無線通信系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在用戶靜止或準靜態(tài)時無功率損失，降低了系統(tǒng)總功耗；并且與常規(guī)模擬系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的接收機靈敏度功率損失可以忽略不計[1]。


圖1 光載無線通信系統(tǒng)實驗裝置

2、  無源光子器件
  
      加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(xué)的Alok Das等研究人員結(jié)合SiPh和InP技術(shù)設(shè)計了一種基于半導(dǎo)體光放大器（SOA）的分布式增益無損混合開關(guān)。該開關(guān)利用放大自發(fā)射（ASE）噪聲補償SiPh開關(guān)損耗實現(xiàn)SOA增益，并使用帶通光學(xué)濾波器來降低ASE噪聲，能夠在大型開關(guān)矩陣以近零損耗和低串擾狀態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，原理如圖2所示。研究表明，開關(guān)中SOA具有25dB增益和7dB噪聲系數(shù)，支持傳輸光信噪比（OSNR）較大的光信號，有效載荷傳輸時誤碼率小于10-10。研究人員測得8×8 SiPh-InP混合開關(guān)的插入損耗（IL）值小于3.13 dB，串擾值約為20.5 dB[2]。



圖2 SiPh-InP混合開關(guān)原理

3、  光電探測器[/b]

印度理工學(xué)院的Jitesh Agrawal等研究人員基于ZnO納米結(jié)構(gòu)設(shè)計了一種具有高光響應(yīng)性的高可見盲紫外光電探測器。該探測器在ZnO納米結(jié)構(gòu)薄膜上沉積了兩個溝道長度為50μm的銀電極，設(shè)計方案如圖3所示。研究人員將表面活性劑添加到ZnO納米柱（NC）溶液中以獲得大表面積和高電荷輸送效率，并采用KMnO4減少與氧空位有關(guān)的缺陷狀態(tài)抑制可見光區(qū)域的光響應(yīng)，實現(xiàn)了紫外線與可見光排斥比的提升。研究表明，紫外線與可見光排斥比最高可達4.78105，在350nm入射光輻射下，納米棒周圍的納米板生長實現(xiàn)了2050的大光電導(dǎo)增益和2.05×105％的外部量子效率[3]。



圖3 光電探測器設(shè)計方案

4、  波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)

加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的Abdelkerim Amari等研究人員設(shè)計了用于波分復(fù)用（WDM）傳輸系統(tǒng)的短塊長度概率枚舉球整形（ESS）非線性補償方案，利用短塊長度ESS提供的非線性公差增益實現(xiàn)了非線性補償過程。研究人員在密集WDM傳輸系統(tǒng)中比較了ESS和數(shù)字反向傳播（DBP）在每個跨距不同步長情況下光纖非線性補償?shù)倪^程，并對復(fù)雜性進行了評估，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。研究表明，對于密集WDM傳輸系統(tǒng)，ESS在不同步長情況下皆優(yōu)于DBP方案，且在有限長度比特度量解碼率上優(yōu)于DBP采用均勻信令處理的性能；在非線性容限方面，ESS有系統(tǒng)效信噪比（SNR）高且在算法復(fù)雜度的應(yīng)用優(yōu)勢[4]。



圖4密集WDM傳輸系統(tǒng)

5、  光纖激光器

英國南安普敦大學(xué)的Siyi Wang等研究人員設(shè)計了一種全纖維化雙摻雜石英光纖激光器(BDFL)；該激光器在環(huán)形腔內(nèi)采用可調(diào)機械光纖布拉格光柵（FBG）實現(xiàn)了從1320到1370nm的50nm波長調(diào)諧范圍和35％的斜率效率，支持提供172mW的連續(xù)光波輸出功率。研究人員采用激光二極管、波分復(fù)用器、可調(diào)諧光纖光柵以及環(huán)形器等構(gòu)建了環(huán)形結(jié)構(gòu)腔BDFL，結(jié)構(gòu)如圖5所示。研究表明，BDFL的信噪比和線寬分別為50dB和0.04nm，在1330-1340nm處最大輸出功率為165mW；在50nm調(diào)諧范圍內(nèi)，激光器可保持100mW以上的輸出功率和25％以上的斜率效率；在1330-1340nm波長范圍內(nèi)，激光器可實現(xiàn)165mW的最大輸出功率[5]。



圖5 光纖激光器結(jié)構(gòu)

參考文獻

[1] K. Wang, "Quasi-Passive Indoor Optical Wireless Communication Systems," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 21, pp. 1373-1376, 1 Nov.1, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3026343.

[2] A. Das, H. R. Mojaver, G. Zhang and O. Liboiron-Ladouceur, "Scalable SiPh-InP Hybrid Switch Based on Low-Loss Building Blocks for Lossless Operation," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 21, pp. 1401-1404, 1 Nov.1, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3026998. 

[3] J. Agrawal, T. Dixit, I. A. Palani and V. Singh, "Highly Visible-Blind ZnO Photodetector by Customizing Nanostructures With Controlled Defects," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 22, pp. 1439-1442, 15 Nov.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3031732.

[4] A. Amari, L. Lampe, S. K. O. Soman, Y. C. Gültekin and A. Alvarado, "Comparison of Short Blocklength Sphere Shaping and Nonlinearity Compensation in WDM Systems," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 22, pp. 1435-1438, 15 Nov.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3030696.

[5] S. Wang, Y. Wang, N. K. Thipparapu, M. Ibsen, D. J. Richardson and J. K. Sahu, "Tunable CW Bi-Doped Fiber Laser System From 1320 to 1370 nm Using a Fiber Bragg Grating," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 22, pp. 1443-1446, 15 Nov.15, 2020, doi: 10.1109/LPT.2020.3029867.