5/23/2023，光纖在線訊，光纖在線特約編輯：邵宇豐，王安蓉，陳鵬，李彥霖，李沖，劉栓凡，左仁杰，袁杰，柳海楠，楊林婕，陳超，胡文光，李文臣。

2023年4月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：折射透鏡、溫度傳感器、微波相位光子檢測器、電光調(diào)制器、光纖激光器、相干光正交頻分復用系統(tǒng)等，筆者將逐一評析。

1、折射透鏡
哈爾濱工程大學的Xu Lu等研究人員采用光線循跡法分析了光線經(jīng)過待測樣品（SUT）關聯(lián)徑向梯度折射（GRIN）透鏡的光路，并建立了分析模型來反映測量中的光路軌跡，如圖1所示；他們還對實際GRIN透鏡的參數(shù)進行了白光干涉法（WLI）仿真，并通過建立光線循跡模型來揭示使用GRIN透鏡時SUT角度傾斜和軸向偏移的影響[1]。研究結果表明：被測光路隨角度傾斜發(fā)生了明顯波動（光路波動曲線取決于軸向位置）；GRIN透鏡引入的附加光路變化在SUT中的±0.1°角傾斜和±2000微米軸向偏移范圍內(nèi)達到0.99微米。因此，該模型有助于提升GRIN透鏡白光干涉的測量精度，并可應用于厚度測量系統(tǒng)、光學相干斷層掃描（OCT）等實際應用領域。



2、溫度傳感器
上海大學的Yong Yang等研究人員設計了采用熒光強度比（FIR）的緊湊型溫度傳感器，并封裝在嵌入式光纖微透鏡的毛細管中，如圖2所示。該器件采用錐形內(nèi)壁毛細管耦合熒光微球作為發(fā)射器端口，采用梯度折射率光纖（GIF）微透鏡作為探測器端口。研究人員通過高斯光束的光線矩陣模型分析了微透鏡的聚焦效果（有效長度范圍為249.5-295.2微米）。他們通過實驗驗證了其對熒光收集的增強作用，并對基于FIR的器件溫度傳感特性進行了驗證[2]。研究結果表明，該器件可在303.15-383.15K范圍內(nèi)實現(xiàn)線性靈敏度為1.11×10-2K-1的應用。因為該器件具備結構堅固、成本低廉等應用優(yōu)點，因此未來在溫度傳感領域中具有較大的應用潛力。



3、微波光子相位檢測器
南京航空航天大學的Kunlin Shao等研究人員設計了采用雙偏振雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器（DP-DMZM）的全偏振微波光子相位檢測器（MPPD），用于檢測微波信號和光脈沖串之間的相位差，如圖3所示[3]。研究結果表明，使用全偏振結構可以顯著提升MPPD的魯棒性；并且工作頻率為8.032GHz的介質(zhì)諧振振蕩器可通過該MPPD鎖定光脈沖串，相位噪聲值在偏移頻率為10kHz時從-109.68dBc/Hz降低到-135.41dBc/Hz； MPPD本底噪聲最小值約為-154dBc/Hz，從100Hz到100kHz、1MHz和3MHz的積分殘余定時抖動分別為276as、696as和2.50fs。綜上所述，MPPD對外部振動和應力表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，因此上述方案在雷達系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)、定時同步和分配系統(tǒng)等領域有較大的應用價值。



4、電光調(diào)制器
美國新澤西州諾基亞貝爾實驗室的Stefano Grillanda等研究人員設計了集成表面法向電吸收調(diào)制器（SNEAM）的4通道陣列和低輸出電壓（~1.25-1.45Vpp）驅(qū)動4通道數(shù)組形成電光引擎的方案，如圖4所示。其中的電光引擎由集成4通道驅(qū)動器陣列的SNEAM陣列芯片組成；驅(qū)動陣列通過表面貼片封裝并將其連接至定制印刷電路板上，并采用射頻線將G3PO連接器和驅(qū)動器陣列的射頻輸入端連接 [4]。研究結果表明，采用該電光引擎可在2公里標準單模光纖內(nèi)實現(xiàn)寬波長范圍（約26nm）內(nèi)的信號傳輸（在7%硬判決前向糾錯閾值下可實現(xiàn)4×53Gbit/s非歸零開關鍵控（NRZ-OOK）信號的傳輸）。因此，上述方案在支持高性能計算和帶寬密集型封裝光學器件的互連領域具有一定的應用價值。



5、光纖激光器
華南理工大學的Kaile Wang等研究人員設計了采用含準直器和反射器的反射鏡構建了超窄帶寬摻鐿自掃頻光纖激光器，如圖5所示。他們采用2m長光纖可飽和吸收體實現(xiàn)了自掃頻過程，并通過檢測脈沖強度驗證了結果；該激光器的中心波長值為1065.382 nm，自掃頻范圍在2 pm以內(nèi)[5]。研究人員通過檢測脈沖頻率間隔（或脈沖平均重復頻率）揭示了非線性飽和吸收效應，并對弛豫振蕩峰進行了歸納擬合。綜上所述，該光纖激光器可應用于激光測距和可調(diào)諧微波信號生成等領域。



6、相干光正交頻分復用系統(tǒng)
天津工業(yè)大學的Tianhao Zhang等研究人員設計了聯(lián)合傳統(tǒng)算法及機器學習的相干光正交頻分復用（CO-OFDM）系統(tǒng)，該系統(tǒng)中采用了迭代部分傳輸序列（IPTS）和迭代μ-law壓擴濾波（IMCF）算法訓練的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡（FNN），如圖6所示。研究人員采用上述方案大大降低了采用部分傳輸序列的數(shù)字信號處理復雜度，且可實現(xiàn)峰均比（PAPR）抑制和誤碼率（BER）性能改善[6]。研究結果表明，與原始OFDM信號相比對應10-4互補累計分布函數(shù)（CCDF）降低了5.03dB 的PAPR值，并實現(xiàn)了信號經(jīng)200km 單模光纖的有效傳輸。與IPTS級聯(lián)IMCF（IPTS-IMCF）方案相比，計算復雜度降低了32.4 %。因此，上述方案在長距離光纖通信系統(tǒng)中具有一定的應用價值。



參考文獻
1、X. Lu, Y. Zhu, Y. Yuan, F. Dang, Z. Yu and J. Yang, "Additional Error of Optical Path Measurement Caused by Radial GRIN Lens With Mispositioned Sample," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 7, pp. 353-356, 1 April1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3246125.
2、Y. Yang et al., "Packaged Temperature Sensor Based on Fluorescent Microsphere With an Embedded Fiber Microlens," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 8, pp. 398-401, 15 April15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3250271.
3、K. Shao et al., "All-Polarization-Maintained Microwave Photonic Phase Detector Based on a DP-DMZM," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 7, pp. 385-388, 1 April1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3246721.
4、S. Grillanda et al., "4 × 53 Gbit/s Electro-Optic Engine With a Surface-Normal Electroabsorption Modulator Array," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 8, pp. 426-429, 15 April15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3254479.
5、K. Wang, Z. Wen and P. Wang, "Ultra-Narrow-Bandwidth Single-Frequency Self-Sweeping Ytterbium-Doped Fiber Laser," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 7, pp. 357-360, 1 April1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3246055.
6、T. Zhang, Z. Tong, W. Zhang, H. Wang and P. Li, "A Novel PAPR Reduction Scheme Based on Joint Traditional Algorithm and Machine Learning for CO-OFDM Systems," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 8, pp. 418-421, 15 April15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2022.3233076.