9/30/2025，光纖在線訊，光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，張顏鷺，張旭，許占奪，向泓勁，匡富豪，賈嵐斯，隆茜，蘭佳，陳國干，崔夢琦，卓智敏，閔哲浩。

        2025年8月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光收發(fā)器、信道建模、激光器、放大器、位移傳感器等，筆者將逐一評析。

1、光收發(fā)器
        德國慕尼黑華為技術(shù)—杜塞爾多夫有限公司的Neboj?a Stojanovi?等研究人員設計了基于PAM-4雙二進制前饋均衡（DB-FFE）發(fā)射機的合規(guī)性度量方案，如圖1所示。該方案旨在解決現(xiàn)有高速光收發(fā)器中發(fā)射參數(shù)和四階色散閉合眼圖（TDECQ）的相關(guān)參數(shù)因帶寬限制而無法滿足性能要求的問題。研究結(jié)果表明：在受色散（CD）影響嚴重的帶寬受限光通信系統(tǒng)中該方案具有強適應性；在含色散發(fā)射機的光通信系統(tǒng)中使用啁啾發(fā)射器測得的最大TDECQ估計誤差低于0.45 dB（-40ps/n~10ps/nm CD范圍內(nèi)）。因為該方案僅是在信號均衡中假設使用了DB-FFE，而并不改變標準化TDECQ程序的配置，因此未來在高速光通信領(lǐng)域具有一定的潛在應用價值。



2、信道建模
        西南交通大學信息科學與技術(shù)學院的Wenhou Luo等研究人員設計了基于Transformer的雙向編碼器表征（BERT）型偏振復用（PDM）長距離傳輸信道建模方法，如圖1所示；支持快速準確地建模，而無需迭代過程。研究結(jié)果表明：該方法尤其適用于1200km及以上的超長傳輸距離信道；在不同發(fā)射功率、調(diào)制格式和存在不同放大器噪聲的條件下，測得的信號擬合波形與實際信號波形高度相似，歸一化均方誤差（MSE）小于0.003；與傳統(tǒng)方法相比，其計算復雜度約為采用分布式傅里葉方法的1/3800，顯著提升了建模效率。以上結(jié)果表明該方法在PDM傳輸信道建模領(lǐng)域具有較大應用價值。



3、激光器
        浙江大學光電科學與工程學院的H. Wu等研究人員設計了采用532nm泵浦倍頻磷酸鈦氧鉀（KTP-OPO）結(jié)構(gòu)的高功率雙波長藍綠激光發(fā)射裝置，如圖3所示。該裝置主要由泵浦激光器、可變能量衰減器、OPO模塊、次諧波生成（SHG）模塊構(gòu)成。研究人員將倍頻種子注入MOPA泵浦激光器中，產(chǎn)生中心波長為532nm、重復頻率10Hz的納秒脈沖；隨后通過由半波片與偏振分束器構(gòu)成的可變能量衰減器對泵浦光能量進行調(diào)節(jié)；該泵浦光注入基于II類相位匹配KTP晶體構(gòu)建的平面諧振腔OPO模塊，轉(zhuǎn)換生成972.2 nm的信號光；最后，該信號光經(jīng)由I類臨界相位匹配的LBO晶體產(chǎn)生二次諧波，可獲得中心波長為486.1 nm的藍色激光。研究結(jié)果表明：在532.2 nm脈沖激光泵浦下（能量為33mJ），可于972.2 nm波長處獲得最大輸出能量為9.63mJ的光脈沖信號（光-光轉(zhuǎn)換效率高達29.1%）。綜上所述，該裝置可應用在寬廣空間范圍內(nèi)進行雙波長聯(lián)合探測，未來有望在海洋激光雷達領(lǐng)域發(fā)揮其應用價值。



        南京信息工程大學物理與光電工程學院的Y. Wan等研究人員設計了含Ti3C2TxMXene涂層帶通濾波器的全光可調(diào)諧超快光纖激光器，如圖4所示。Ti3C2TxMXene是二維過渡金屬碳化物/氮化物（MXene）材料，具有金屬導電性、高光熱轉(zhuǎn)換效率等特點。研究人員將Ti3C2TxMXene涂覆于保偏光纖表面形成Sagnac干涉型帶通濾波器；在915 nm調(diào)制激光作用下，MXene發(fā)生光熱效應改變光纖雙折射與相位從而實現(xiàn)濾波器中心波長的快速藍移和紅移；而且，將該濾波器嵌入以碳納米管，在維持孤子穩(wěn)定狀態(tài)時可通過調(diào)控外部調(diào)制光功率實現(xiàn)21.2 nm的全光波長快速調(diào)諧過程。綜上所述，該方案為快速構(gòu)建可調(diào)諧超快激光器提供了參考借鑒，未來有望在高性能超快激光技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮其應用價值。



4、光放大器
        英國倫敦大學的Eric Sillekens等研究人員設計了采用半導體光放大器（SOA）的新型長距離高速波分復用傳輸系統(tǒng)，如圖5所示。該系統(tǒng)采用循環(huán)光纖環(huán)路模擬長距離傳輸場景，應用聲光調(diào)制器（AOM）實現(xiàn)了信號加載與傳輸模式切換，并利用帶通濾波器（BPF）濾除帶外噪聲，使用了環(huán)路同步偏振擾偏器（LSPS）抑制偏振相關(guān)增益影響。該系統(tǒng)采用15GBd和49.5GBd的符號率傳輸64QAM信號（包含3路間隔為50GHz的雙偏振信道），并采用100GHz相干接收機與離線數(shù)字信號處理（DSP）接收和分析介紹信號參數(shù)。在該系統(tǒng)中，研究人員使用SOA與摻鉺光纖放大器（EDFA）進行了對比研究：當信號傳輸2064km后，應用SOA相較于EDFA實現(xiàn)了8dB最優(yōu)信噪比（SNR）代價；當信號516km后，應用SOA傳輸上述兩種不同速率信號時信道吞吐量比應用EDFA分別降低了26%和28%（SOA的最優(yōu)發(fā)射功率比EDFA低約7dB，且其性能退化主要源于放大器自身非線性放大過程的劣化）；當信號短距離傳輸時，應用SOA與EDFA的SNR差距較小，但隨著信號傳輸距離的增加其放大性能差距逐漸擴大并趨于穩(wěn)定。綜上所述，該系統(tǒng)驗證了SOA用于長距離高速波分復用傳輸系統(tǒng)的可行性，為建設低功耗大范圍的光網(wǎng)絡提供了參考思路。



5、位移傳感器
        上海大學的Heng Guo等研究員人員設計了應用空芯光纖（ACF）中高階軌道角動量（OAM）模式的偏振光纖位移傳感器，如圖6所示；該傳感器利用ACF傳輸高純度7階線偏振OAM模式。研究人員將ACF松散纏繞于金屬彈簧表面，當彈簧形變導致位移變化時ACF的螺旋路徑改變，從而使線偏振OAM模式分解的兩個正交圓偏振OAM模式產(chǎn)生幾何相位差，可引發(fā)偏振角旋轉(zhuǎn)；通過半波片（HWP）抵消自旋軌道誘導旋轉(zhuǎn)、偏振分束器（PBS）分離正交線偏振光，再通過功率差分計算偏振角變化建立偏振角與位移的關(guān)聯(lián)。研究結(jié)果表明：在85mm的測量范圍內(nèi)該傳感器可實現(xiàn)0.0106 rad/mm 的位移靈敏度，偏振角與位移的線性相關(guān)系數(shù)R2均超過0.991；在多次壓縮-恢復循環(huán)測試中，系統(tǒng)功率變化最大僅為4.07%，驗證了傳感器的穩(wěn)定性與重復性。如果改變光纖纏繞匝數(shù)，偏振旋轉(zhuǎn)角隨匝數(shù)增加而增大，符合理論預測值；改變彈簧直徑時，相同形變下直徑越大偏振旋轉(zhuǎn)角越?。ㄔ蚴歉笾睆綄е鹿饴窂降牧Ⅲw角變化減?。?。此外，該傳感器無需光纖緊密纏繞，避免了損耗型傳感器的固有配置局限。綜上所述，通過結(jié)合高階OAM模式的幾何相位特性與ACF的抗干擾能力，研究人員研制出了兼具寬量程、高靈敏度與高穩(wěn)定性的位移傳感器，該器件具備抗電磁抗干擾、耐高溫腐蝕的優(yōu)良特性，未來有望在巖土工程監(jiān)測、建筑結(jié)構(gòu)分析等領(lǐng)域發(fā)揮其獨特的應用價值。



參考文獻：
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H. Wu, M. Yuan, F. Chen, D. Liu and C. Liu, "Highly Efficient Generation of 486.1-nm Blue Laser for Dual-Wavelength Oceanic Lidar Transmitter," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 37, no. 15, pp. 853-856, 1 Aug.1, 2025, doi: 10.1109/LPT.2025.3568007.
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E. Sillekens et al., "Experimental Demonstration of Semiconductor Optical Amplifiers for 2064 km Link Loss Compensation," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 37, no. 15, pp. 861-864, 1 Aug.1, 2025, doi: 10.1109/LPT.2025.3566253.
H. Guo et al., "Polarimetric Fiber Optic Displacement Sensor Based on High Order OAM Modes," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 37, no. 16, pp. 933-936, 15 Aug.15, 2025, doi: 10.1109/LPT.2025.3572528.