7/20/2022，光纖在線訊，作者 邵宇豐，王安蓉，田青，于妮，楊騏銘，伊林芳，李沖，左仁杰，陳鵬，劉栓凡，李彥霖，袁杰，2022年6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)、單模光纖、激光器、傳感器、光波導等，筆者將逐一評析。
光載無線通信系統(tǒng)
復旦大學的Chen Wang等研究人員設計了一種采用二維卷積（Conv2D）神經(jīng)網(wǎng)絡（NN）的時頻域均衡（TFDE）方案，以抵抗光載無線通信（RoF）正交頻分復用（OFDM）系統(tǒng)的線性和非線性損傷負面效應，如圖1所示。研究人員采用復卷積對復雜信道響應進行補償，在54.6m的無線鏈路和20km標準單模光纖上傳輸16Gbaud 16階正交幅度調制（16QAM）信號，并詳細研究了復值Conv2D NN TFDE的性能改進和模型級別。研究結果表明，該系統(tǒng)的傳輸速率可達53.5Gbit/s，與混合最小均方（LMS）TFDE相比，Conv2D NN TFDE提高了接收機靈敏度1.9dB[1]。在太赫茲（THz）頻段，RoF-OFDM系統(tǒng)在面向高容量和高靈活性需求方面有很好的發(fā)展前景。
  
圖1 采用Conv2D NN的混合TFDE方案
單模光纖
西北工業(yè)大學的Chi Liu等研究人員采用低強度飛秒激光和相位掩模技術，將具有強包層模的高域光纖布拉格光柵（HLFBGs）嵌入到氫負載單模光纖（SMF）中，如圖2所示。他們研究了包層模諧振對高局域化RI分布的依賴性；研究結果表明：更高的局域化導致了更強的包層模諧振，即使SMF經(jīng)過加氫處理，HLFBGs仍可承受高達800℃的高溫，并能夠實現(xiàn)1.3330~1.4583大范圍的RI響應，靈敏度為527.43nm/RIU[2]；HLFBGs易于制造且具有良好的高溫穩(wěn)定性，適合在惡劣環(huán)境中進行化學檢測和多參數(shù)檢驗。
 
圖2 HLFBGs的顯微圖
激光器
中國科學院理化技術研究所的Qi Bian等研究人員設計了一種1338nm波長的高功率聲光調Q Nd∶YAG激光器，該激光器采用兩個脈沖激光模塊和兩個調Q調制器的對稱線性腔來產(chǎn)生能量更高的脈沖，如圖3所示。他們通過使用8mm厚的雙折射濾波器在1319nm增加腔內損耗，實現(xiàn)了1338nm單波長運轉，光譜寬度為0.31nm。研究結果表明：在390W泵浦功率下，調Q激光器平均輸出功率為28.7W，轉換效率為7.4%，脈沖寬度為124ns，重復頻率為400Hz，對應的峰值功率為0.58MW[3]。由此可見，該激光器能夠廣泛應用于激光治療和非線性頻率轉換等領域。
 

圖3 1338nm調Q Nd∶YAG激光器
華南理工大學Linhuan Huang等研究人員設計了一種高精度1.5μm可調諧單頻光纖激光器（T-SFFL），其單縱模（SLM）特性采用自注入鎖定技術和短線腔啁啾光纖布拉格光柵、高反射啁啾光纖布拉格光柵（HR-CFBG）、保偏低反射啁啾光纖布拉格光柵（PM-LR-CFBG）和6cm長的Er3+/Yb3+共摻磷酸鹽光纖（EYPF）（小信號增益系數(shù)和傳播損耗分別為5.2dB/cm和0.04dB/cm）實現(xiàn)，如圖4所示。研究人員在自注入回路中通過拉伸均勻光纖布拉格光柵（UFBG）（中心波長、反射率和3dB帶寬分別為1550.2nm、97%和0.13nm）實現(xiàn)：調諧范圍為1550.28~1560.40nm、調諧精度小于54pm、輸出功率和光信噪比（OSNR）約為5mW和71dB[4]。研究結果表明，該激光器在0.4~7.5MHz的寬頻段內激光線寬、相對強度噪聲（RIN）和功率穩(wěn)定性均小于630Hz、-149dB/Hz和1.4%。因此，該器件可以工作在穩(wěn)定單縱模輸出狀態(tài)，有望成為未來光通信系統(tǒng)和多普勒激光雷達中的高功率光纖激光種子源。
 
圖4 1.5 μ m T – SFFL實驗裝置
傳感器
武漢工業(yè)學院的Panting Niu等研究人員設計了一種法布里-珀羅（FP）干涉型光纖微腔水壓和溫度傳感器（外部加強件采用金屬套、緊固方式為螺絲扣、接頭的對接方式為平面FC/FC型光纖連接器和鋁箔組成），如圖5所示。研究人員利用干涉譜中的兩個傾角分析FP傳感器對水壓和溫度的響應，采用靈敏度系數(shù)矩陣法實現(xiàn)水壓和溫度的雙參量同步測量[5]。研究結果表明：在0~9.9kPa范圍內，水壓傳感的最大靈敏度為-2.948nm/kPa；在33~45℃范圍內，溫度傳感的最大靈敏度為1.119nm/℃。綜上所述，該傳感器具有結構緊湊、穩(wěn)定可靠、易于制備、成本低、體積小、精度及靈敏度高等優(yōu)點，將在實際工業(yè)應用中多點水壓和高溫測量領域提供相關技術支持。
 
圖5 水壓和溫度傳感器實驗裝置
光波導
上海大學Wei Wei等研究人員采用光刻工藝中預曝光和紫外光刻技術設計了一種全氟丙烯酸酯聚合物的類高斯反脊型光波導，具有相對光滑的側壁和多模特性，如圖6所示。研究人員通過將下包層放置在充滿氮氣的弱紫外光固化設備（λ=365nm）中進行預曝光，以便在其上表面形成固化高粘度薄層，用于減少紫外光刻時氧抑制對聚合反應的影響；同時，他們對采用含不同紫外光刻能量和線寬的光掩模制備波導的光學性質進行了研究[6]。研究結果表明，當芯距為250μm、波長為1310nm和1550nm時的傳輸損耗和歸一化接收功率分別小于0.25dB/cm、0.45dB/cm、-40dB和-49dB。因此，該器件具有低損耗、制備簡單和高靈敏度等特性，在光互連通信領域具有潛在的應用價值。
 
圖6 類高斯反脊型光波導的測試裝置
參考文獻
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W. Wei, X. Lu, F. Pang, H. Wei, L. Zhang and T. Wang, "Fabrication and Characterization of Low-Loss Gaussian-Like Reversed Ridge Optical Waveguides," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 12, pp. 649-652, 15 June15, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3179657.