9/28/2021，光纖在線訊，光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，王壯，楊杰，伊林芳，田青，楊騏銘，于妮
        2021年8月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：可見光通信、自由空間光通信、光纖通信、無源光網(wǎng)絡(luò)、半導(dǎo)體器件等，筆者將逐一評(píng)析。

1.可見光通信技術(shù)
英國(guó)愛丁堡大學(xué)的Harald Haas等研究人員設(shè)計(jì)了一種偏置優(yōu)化的可見光通信系統(tǒng)（VLC）。VLC系統(tǒng)中非線性失真大部分來源于發(fā)光二極管（LED）中直流偏置電流和輸出光功率之間非線性的關(guān)系。為了最大限度減少非線性失真對(duì) VLC 系統(tǒng)的影響，需要將數(shù)據(jù)承載信號(hào)電平變化值保持在 LED的線性動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。他們選擇直流（DC）偏置的兩種方案來尋找最佳偏置點(diǎn)。一是當(dāng)偏置電流從動(dòng)態(tài)范圍的中點(diǎn)增加時(shí)，保持調(diào)制信號(hào)幅度恒定，一些信號(hào)分量會(huì)進(jìn)入非線性區(qū)域，但在較高偏置電流下會(huì)有更高的帶寬。二是增加偏置點(diǎn)，并將信號(hào)保持在 LED 的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)；在增加帶寬的同時(shí)降低了信號(hào)功率。仿真結(jié)果表明，最佳偏置點(diǎn)不在動(dòng)態(tài)范圍的中點(diǎn)；PAM-4的VLC實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。當(dāng)偏置電流從線性區(qū)域的中點(diǎn)20mA增加到最佳偏置電流30mA時(shí)，傳輸速率可以提高～36%。所提出的優(yōu)化方法與前/后均衡和預(yù)編碼/預(yù)失真技術(shù)相結(jié)合可獲得更高的增益[1]。


圖1實(shí)驗(yàn)裝置

2.自由空間光通信
日本東京國(guó)家信息和通信技術(shù)研究所的Toshimasa Umezawa等研究人員設(shè)計(jì)了一種光載無線電-自由空間光通信系統(tǒng)（RoF-FSO）， 如圖2所示。該系統(tǒng)使用了新型高速光電探測(cè)器陣列（2-PDA）設(shè)備（它既可充當(dāng)光電探測(cè)器， 又可作為光電轉(zhuǎn)換器（O/E））。 在借助外部放大器時(shí)，2D-PDA 中在 2.5 mA 輸入光電流下可以獲得-4.4dBm的射頻信號(hào)（RF）輸出。在 1.5m長(zhǎng)的自由空間信道和 1m長(zhǎng)的無線電信道上，研究人員對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)光波束切換條件下的誤碼率（BER）進(jìn)行了評(píng)估，并在靜態(tài)光路切換條件下使用多種調(diào)制格式實(shí)現(xiàn)了21.1 Gbps的速率傳輸。在動(dòng)態(tài)光路切換條件下10個(gè)切換周期內(nèi)矢量幅度誤差（EVM）約為 9%[2]。



3.光纖通信
荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)的Vinícius Oliari等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型光纖傳輸模型，并評(píng)估了其在無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的性能，如圖4所示。光纖中的信號(hào)傳播可以用非線性薛定諤方程（NLSE）來表征； 當(dāng)同時(shí)考慮色散和非線性效應(yīng)時(shí)，NLSE 沒有已知的封閉解（解析解）。該模型是對(duì)群速度色散（GVD）參數(shù)的正則攝動(dòng) （RP）改進(jìn)。研究結(jié)果表明，當(dāng)歸一化均方差為0.1 %時(shí)，相對(duì)于Kerr非線性系數(shù)的對(duì)數(shù)微擾模型（LP），該模型的輸入功率更高（1.5dB）。在相同輸入功率下，與Kerr非線性系數(shù) LP檢測(cè)器相比，檢測(cè)器將未編碼的誤碼率降低了5.4倍，意味著在相同信息速率下輸入功率降低了0.4dB [3]。



4.無源光網(wǎng)絡(luò)
德國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Robert Borkowski等研究人員設(shè)計(jì)了一種靈活速率的無源光網(wǎng)絡(luò)（FLCS-PON），該系統(tǒng)通過調(diào)整傳輸方案以匹配用戶的信道條件和優(yōu)化吞吐量。FLCS-PON在國(guó)際電信聯(lián)盟通信標(biāo)準(zhǔn)化部（ITU-T）規(guī)定的50 Gbit/s PON之中采用了光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）分組、靈活的調(diào)制格式和前向糾錯(cuò)（FEC）等技術(shù)，實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試結(jié)果如圖4所示。對(duì)于具有較低光路損耗（OPL）的 ONU，實(shí)現(xiàn)了兩倍于 ITU-T規(guī)定的 50 Gbit/s的PON速度的下行鏈路傳輸過程，該網(wǎng)絡(luò)同時(shí)支持高OPL的 ONU；在使用光學(xué)前置放大直接檢測(cè)ONU的情況下，支持以31.5 dB損耗預(yù)算實(shí)現(xiàn)100 Gbit/s的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸[4]。



5.半導(dǎo)體器件
法國(guó)III-V實(shí)驗(yàn)室的Kebede Atra等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型半導(dǎo)體光放大器（SOA）級(jí)聯(lián)的反射電吸收調(diào)制器（EAM），如圖5所示。該器件采用磷化銦襯底上的 GaInAsP 多量子阱制備，并采用了半絕緣埋置異質(zhì)結(jié)構(gòu)和對(duì)接集成技術(shù)。80μm長(zhǎng)EAM的頻率響應(yīng)在26.5GHz工作頻率時(shí)依舊表現(xiàn)良好，而150μm 長(zhǎng)EAM的3-dB 截止帶寬為23 GHz。依據(jù)波長(zhǎng)不同，EAM反向偏壓在—1.2 ~ —1.5 V之間實(shí)現(xiàn)了零啁啾工作。在大信號(hào)調(diào)制下，80μm EAM引起的頻率啁啾幾乎是150μmEAM的一半。當(dāng)使用非歸零碼以25 Gbit/s的速度運(yùn)行時(shí)，在150μm和80μm的EAM中獲得了約14.5和約8dB的高動(dòng)態(tài)消光比。研究人員使用150μm和80μm EAM 在標(biāo)準(zhǔn)單模光纖上（C 波段：1530nm和1545 nm 之間）實(shí)現(xiàn)了12公里和16公里的無色傳輸。（在10-3誤碼率情況下，色散損失分別為 4.5dB和2.5 dB）[5]。



參考文獻(xiàn)
[1] T. Z. Gutema, H. Haas, and W. O. Popoola, “Bias Point Optimisation in LiFi for Capacity Enhancement,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 15, pp. 5021–5027, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3083510.
[2] T. Umezawa, P. T. Dat, K. Jitsuno, N. Yamamoto, and T. Kawanishi, “Radio over FSO Communication Using High Optical Alignment Robustness 2D-PDA and its Optical Path Switching Performance,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 16, pp. 5270–5277, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3097304.
[3] V. Oliari, E. Agrell, G. Liga, and A. Alvarado, “Frequency Logarithmic Perturbation on the Group-Velocity Dispersion Parameter with Applications to Passive Optical Networks,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 16, pp. 5287–5299, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3101055.
[4] R. Borkowski et al., “FLCS-PON A 100 Gbit/s Flexible Passive Optical Network: Concepts and Field Trial,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 16, pp. 5314–5324, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3102383.
[5] K. Atra et al., “Reflective Electroabsorption Modulators for beyond 25 Gb/s Colorless Transmissions,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 15, pp. 5035–5041, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3079987.