1/19/2023，光纖在線訊，光纖在線特約編輯，邵宇豐，王安蓉，李彥霖，李沖，陳鵬，左仁杰，劉栓凡，袁杰，柳海楠，楊林婕，陳超，胡文光，李文臣。

2022年12月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：多芯光纖串擾、太赫茲通信、光學(xué)成像、模式控制、自由空間光通信、寬帶多層吸收等；筆者將逐一評析。

1、多芯光纖串擾
蘇州大學(xué)的Lin Sun等研究人員設(shè)計了一種采用正交濾波技術(shù)來抑制多芯光纖（MCF）中芯間串擾（IC-XT）影響的方案，如圖1所示。由于正交濾波器可以通過脈沖整形來縮減信號的頻譜，因此適合于含帶寬受限光電器件的MCF系統(tǒng)以期獲得更高的頻譜效率。該方案在沒有實施多信道數(shù)字信號處理（DSP）的情況下抑制了弱耦合多芯光纖（WC-MCF）傳輸時的IC-XT影響，簡化了信號收發(fā)端配置[1]。通過基于耦合的非線性薛定諤方程構(gòu)建具體的傳輸模型，研究人員模擬了100 km MCF中d600 Gbps 64QAM信號的傳輸過程；結(jié)果表明：使用正交匹配濾波器將IC-XT抑制在-10 dB時能實現(xiàn)6 dB的Q因子改善。該方案的設(shè)計為今后消除多芯光纖芯間串擾影響提供了借鑒參考。



2、太赫茲通信
復(fù)旦大學(xué)的Bowen Zhu等研究人員設(shè)計光子輔助太赫茲無線通信信號恢復(fù)的新型MIMO線性和Volterra非線性均衡器（MIMOL-VNLE），如圖2所示。研究結(jié)果表明，該均衡器支持同時補償線性損傷、非線性損傷和I/Q混合負面效應(yīng)；實驗證明了在1米無線距離上440 GHz的20Gbaud 16QAM太赫茲信號在單信道傳輸后，可實現(xiàn)軟判決糾錯編解碼（SD-FEC）開銷25%時的誤碼率為4x10-2，與MIMO線性均衡器（MIMO-LE）和Volterra非線性均衡器（VNLE）相比，MIMOL-VNLE可以提升0.3 dB和0.5 dB的靈敏度 [2]。綜上所述，在未來光子輔助太赫茲無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用中，線性均衡器和非線性均衡器的有效結(jié)合是提高高速信號收發(fā)及傳輸?shù)挠行Х桨浮?



3、光學(xué)成像
英國肯特大學(xué)的Alejandro Martínez Jiménez等研究人員設(shè)計了用于高速成像并采用了新型掃描方式的掃頻源光學(xué)相干層析成像（SS-OCT）設(shè)備，如圖3所示；其中，光源是支持超連續(xù)介質(zhì)源和能生成泵浦飛秒脈沖的可調(diào)諧激光器，并使用了一段時延光纖。該設(shè)備還配置了KTa1−xNbx O3（KTN）晶體以支持100 kHz驅(qū)動的超高速橫向掃描儀[3]工作。研究結(jié)果表明，該裝置支持提供重復(fù)頻率為40 MHz掃描和400Hz的3D-OCT體積采集速率，因其上述優(yōu)越性能在生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)應(yīng)用方面有較好的推廣價值。



4、模式控制
中國科學(xué)院大學(xué)的Jian Fan等研究人員設(shè)計了一種由弧形諧振腔、法布里-珀羅腔和側(cè)壁鋸齒微結(jié)構(gòu)形成的非穩(wěn)腔工作模式，實現(xiàn)了980nm波長大功率廣域半導(dǎo)體激光器的模式選擇，如圖4所示。對稱紡錘形（3S）結(jié)構(gòu)增大了低階模和高階模間的損耗，有利于抑制生成高階模式激光[4]。研究表明，由于橫向高階模式數(shù)量的減少，3S激光器的橫向遠場發(fā)散度和橫向光束質(zhì)量分別提升了28%和15%，近場光斑高階模式數(shù)量同時減少。研究人員還指明：上述裝置還能進一步優(yōu)化鋸齒形結(jié)構(gòu)和弧形結(jié)構(gòu)參數(shù)，以改善光電流-電壓（LIV）特性，從而獲得更好的測量性能；上述結(jié)構(gòu)不會增加額外成本，而且在未來激光器應(yīng)用市場中上極具吸引力。



5、自由空間光通信
葡萄牙阿威羅大學(xué)電信研究所的B. T. Brandão等研究人員設(shè)計了支持自適應(yīng)個人通信系統(tǒng)（PCS）調(diào)制和跨域熵加載的混合自由空間光通信-毫米波（FSO-mm Wave）傳輸系統(tǒng)，如圖5所示。研究人員采用上述系統(tǒng)穩(wěn)定傳輸了高速信號，并動態(tài)平衡了FSO和mm Wave傳輸鏈路間的比特率，以提升通信可靠性。研究人員成功實現(xiàn)了200Gbps速率信號的傳輸；其中毫米波鏈路對湍流引起的FSO鏈路傳輸速率降低提供了30Gbps的有效補償，從而有效弱化了FSO鏈路中0.9 dB的信噪比變化，與僅通過FSO鏈路傳輸相比，經(jīng)過40次離線測量迭代驗證其累積容量增益超過150Gbps[5]。上述實驗結(jié)果展示了在采用先進調(diào)制技術(shù)時如何將傳統(tǒng)毫米波收發(fā)與無線光傳輸技術(shù)實現(xiàn)共生融合，以提高其在輕度湍流存在的實際信道中的應(yīng)用可靠性。



6、寬帶多層吸收
哈爾濱工業(yè)大學(xué)的Yulin Zhao等研究人員提出了一種采用多目標遺傳算法（MOGA）的寬帶多層吸收體綜合方法，并利用上述方法設(shè)計了寬頻帶、廣角度的吸收器，如圖6所示。他們利用有效介質(zhì)理論將非均勻介質(zhì)等效為均勻介質(zhì)，從而計算多層非均勻介質(zhì)吸收器的吸收帶寬，并引入MOGA對其中幾何參數(shù)進行了優(yōu)化。研究結(jié)果表明，與現(xiàn)有的雙層周期階梯和金字塔吸收兩種設(shè)計方案相比，采用上述方案設(shè)計形成的結(jié)構(gòu)總厚度減小了10.8 %和9.1 %[6]。此外，采用該方案設(shè)計的寬帶廣角吸收器，其吸收帶寬達到90 %（覆蓋2~18 GHz），總厚度僅為0.133波長。因此，上述方案在有效設(shè)計適用于電磁兼容性和隱身技術(shù)的寬帶多層吸收體領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。



參考文獻
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A. Martínez Jiménez, S. Grelet, V. Tsatourian, P. B. Montague, A. Bradu and A. Podoleanu,"400 Hz Volume Rate Swept-Source Optical Coherence Tomography at 1060 nm Using a KTN Deflector," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 23, pp. 1277-1280, 1 Dec.1, 2022, doi:10.1109/LPT.2022.3212015.
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B. T. Brandão, M. A. Fernandes, P. A. Loureiro, F. P. Guiomar and P. P. Monteiro, "Cooperative FSO and mmWave System for Reliable 200G Wireless Transmission," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 24, pp. 1333-1336, 15 Dec.15, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3213985.
Y. Zhao, Q. Wang, J. Fu, Q. Zhang, H. Feng and Q. Wu, "New Synthesis Method for Broadband Multilayer Absorber Using Multi-Objective Genetic Algorithm," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 23, pp. 1265-1268, 1 Dec.1, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3211001.