一、光網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)：
1． 無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）：
    PON是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光纖通訊組網(wǎng)模式。按照目前的技術(shù)差異，主要有APON、EPON、GPON、WDM-PON，以及幾種的交叉和改進(jìn)模式。本期比利時(shí)的研究者有個(gè)關(guān)于GPON的研究。先簡(jiǎn)單回顧一下GPON的一些基本情況。采用GPON技術(shù)，從OLT到ONT的傳輸距離可以達(dá)到37km；理論可支持的分束比可達(dá)到32個(gè)，即一個(gè)OLT可以廣播式發(fā)送到32個(gè)ONT單元；下載比特率可達(dá)到2.5Gb/s左右，上載信號(hào)可以達(dá)到1.25Gb/s；采用CWDM技術(shù)，在單根光纖里可以支持8個(gè)波長(zhǎng)的復(fù)用；為了維持較好的網(wǎng)絡(luò)性能，必須采用光纖保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)以及前向糾錯(cuò)等子系統(tǒng)。本期這篇文章的主要研究?jī)?nèi)容是實(shí)驗(yàn)顯示了Reed-Solomon前向糾錯(cuò)（FEC）后，對(duì)GPON光信號(hào)增益進(jìn)行的改進(jìn)，證明這樣可以保證較高的分束比。Reed Solomon－FEC通常采用輔助信息和主信息同時(shí)傳輸，若主信息丟失或接收誤碼, 輔助信息可以重構(gòu)主信息。作者證明采用這樣的FEC后，可以將GPON的光學(xué)增益改進(jìn)2.3-2.7 dB左右。有了這樣的增益余量后，作者認(rèn)為可以在發(fā)射端使用更便宜的FP激光器來降低系統(tǒng)成本。
    此外，對(duì)WDM-PON，NTT的研究者提出可以通過合理控制兩個(gè)相鄰波長(zhǎng)通道間的相位，并采用鎖相技術(shù)，這樣，作者證明可以有效降低非線性帶間串?dāng)_帶來的波前扭曲。同時(shí)再采用預(yù)補(bǔ)償?shù)茸酉到y(tǒng)，可以消除FWM帶來的影響。這些工作非常有利于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的推廣和實(shí)用。
    2. 調(diào)制格式：
    在光通訊中，強(qiáng)度位移鍵控（ASK）和差分相移監(jiān)控（DPSK）是分別針對(duì)強(qiáng)度和相位進(jìn)行信號(hào)調(diào)制的技術(shù)。從宏觀角度看，兩種調(diào)制方式有本質(zhì)區(qū)別，因此對(duì)同一個(gè)載波，可以同時(shí)進(jìn)行兩種調(diào)制，使得譜利用率達(dá)到最優(yōu)化。這就是所謂的ASK－DPSK混合調(diào)制格式。本期香港中文大學(xué)的研究者對(duì)這樣的混合調(diào)制格式做了研究。重點(diǎn)在于分析色散公差對(duì)該格式應(yīng)用的影響。作者證明色散對(duì)信號(hào)質(zhì)量的惡化，并不單單作用在ASK或DPSK子通道內(nèi)部。而是對(duì)兩種格式的交互作用更為突出。簡(jiǎn)單的說，就是使用了這種混合格式，色散對(duì)傳輸?shù)挠绊憰?huì)比單獨(dú)使用兩種格式任意一個(gè)都嚴(yán)重的多。還是通過如何高效利用該調(diào)制格式的思路，作者進(jìn)一步探討了如何避免色散對(duì)該混合格式的影響。作者演示了通過使用聯(lián)合最大似然序列檢測(cè)（J－MLSE），可以有效抑制兩種格式間的信號(hào)串?dāng)_。所謂MLSE，是微波里應(yīng)用非常廣泛的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)。通過測(cè)量的信號(hào)，采用統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)數(shù)據(jù)最大似然精確評(píng)估。利用系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)符號(hào)等概率出現(xiàn)，則對(duì)應(yīng)系統(tǒng)出錯(cuò)概率最小的原理，MLSE可被用來有效抑制信號(hào)串?dāng)_。作者使用該方法后證明，這樣的混合格式還是能夠應(yīng)用于長(zhǎng)距離光網(wǎng)絡(luò)中的。
    此外，Arizona大學(xué)的研究者通過將RZ－OOK格式信號(hào)的初始相位選擇到適當(dāng)大小，證明可以有效抑制由四波混頻（FWM）產(chǎn)生的“鬼脈沖”，并能將Q參數(shù)改進(jìn)7.5dB左右。
    3. 系統(tǒng)性能：
    韓國(guó)的研究者報(bào)導(dǎo)了一項(xiàng)有關(guān)補(bǔ)償光纖傳輸里FWM的研究方案。比如對(duì)一個(gè)WDM系統(tǒng)。使用了W1和W2兩個(gè)波長(zhǎng)。傳輸一定距離以后，由于FWM效應(yīng)，在W1左側(cè)和W2右側(cè)各產(chǎn)生新的波長(zhǎng)W3和W4。通常在W1（W2）與W3（W4）之間的消光比在20dB左右，這對(duì)長(zhǎng)距離通訊是不夠的，很容易產(chǎn)生誤碼。作者將這樣的混頻信號(hào)通過一段高非線性光纖（HNLF），并使用另一個(gè)泵浦激光器，其波長(zhǎng)P1恰好在HNLF的零色散波長(zhǎng)位置。這樣，經(jīng)過該系統(tǒng)后，繼續(xù)產(chǎn)生混頻，相繼產(chǎn)生P2、P3，以及與P1對(duì)稱位置的四個(gè)新波長(zhǎng)C1、C2、C3和C4。其中C1和C2對(duì)應(yīng)W1和W2，而C3和C4則對(duì)應(yīng)原混頻信號(hào)W3和W4。通過對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)功率以及泵浦功率的有效調(diào)節(jié)，作者可以將C1（C2）與C3（C4）的消光比調(diào)節(jié)到30dB以上。這樣就降低了誤碼的幾率。顯然現(xiàn)在信號(hào)波長(zhǎng)已經(jīng)變化了，要維持原波長(zhǎng)探測(cè)還需要波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器件。
    此外，德國(guó)的研究者研究了PDL與高階PMD交互作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響；西班牙的研究者研究了Rayleigh散射對(duì)雙向通訊系統(tǒng)的影響，并建議使用一個(gè)導(dǎo)航信號(hào)來避免串?dāng)_。
    對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控，隨著目前的技術(shù)發(fā)展，逐漸顯現(xiàn)了三點(diǎn)主要技術(shù)要求，一是要求同一監(jiān)控系統(tǒng)盡可能的監(jiān)控更多的網(wǎng)絡(luò)性能（如功耗、信噪比、色散、PMD等）；二是要求監(jiān)控器的響應(yīng)時(shí)間必須和網(wǎng)絡(luò)交換響應(yīng)時(shí)間一致，以便能夠?qū)ν话l(fā)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控；三是能對(duì)多通道同時(shí)監(jiān)控。本期有篇監(jiān)控器的文章來有：（1）College London大學(xué)的研究者對(duì)信噪比監(jiān)控，其系統(tǒng)流程大致如下，將信號(hào)通過一個(gè)MZ單邊帶濾波器，在兩個(gè)輸出端有選擇的以上（下）邊帶輸出。其中一路經(jīng)過電吸收調(diào)制器后可以將信號(hào)和噪聲載入一中間頻率載波。再通過低速探測(cè)器后，就可以將相應(yīng)電信號(hào)數(shù)字化，這樣通過簡(jiǎn)單的快速傅立葉變換等軟件處理，計(jì)算出信噪比等參數(shù)。這里作者的思路其實(shí)就是變高速光信號(hào)為低速電信號(hào)來處理。因?yàn)橥ǔＶ苯訉?duì)光信號(hào)檢測(cè)需要單通道高速探測(cè)器，這樣成本較高�，F(xiàn)在的技術(shù)主要還是面向性價(jià)比改善而提出的，其另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以對(duì)多種參數(shù)監(jiān)控；（2）以色列的研究者基于雙光子吸收研制了面向網(wǎng)絡(luò)色散監(jiān)控的系統(tǒng)。雙光子吸收是一個(gè)很重要的非線性光學(xué)現(xiàn)象，簡(jiǎn)單的說就是某種半導(dǎo)體吸收兩個(gè)光子產(chǎn)生一個(gè)電子－空穴對(duì)。而探測(cè)到光電流的大小一般正比于光強(qiáng)的平方。之所以把這樣的效應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控，主要是看重了它的高響應(yīng)速度特性，對(duì)1550nm波段，其響應(yīng)時(shí)間達(dá)到10-14s。然而通常該效應(yīng)探測(cè)效率并不高，因此這里作者為了改進(jìn)探測(cè)效率采用了半導(dǎo)體微腔結(jié)構(gòu)，靠共振效應(yīng)來提升光強(qiáng)。作者用這樣的系統(tǒng)，已經(jīng)成功對(duì)80Gb/s的OTDM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了色散監(jiān)控測(cè)試；（3）對(duì)PMD監(jiān)控測(cè)量，主要有兩種方法，一是求解微分方程，這樣好處是不需要知道入射光偏振信息，壞處是受噪聲影響強(qiáng)；二是基于轉(zhuǎn)移矩陣方法求解，好處是低噪聲，壞處是需要預(yù)知偏振信息，因此需要加可旋轉(zhuǎn)的高精度偏振控制器。本期南洋理工的研究者對(duì)后者進(jìn)行了改進(jìn)，仍基于Mueller矩陣技術(shù)，但證明了在不知道入射光偏振信息情況下，僅通過手動(dòng)的偏振控制器讓輸入形成三個(gè)共面、互成120度的偏振光，就可以求解Mueller矩陣方程，并提取PMD信息。作者實(shí)驗(yàn)顯示了對(duì)PMD的監(jiān)控，且利用非線性光纖，在系統(tǒng)中引入了一定的PDL，仍能保證低噪聲，準(zhǔn)確的PMD測(cè)定。
    4．子系統(tǒng)：
    Southern California大學(xué)的研究者使用相位調(diào)制器和保偏光纖制作了高速脈沖發(fā)射器。經(jīng)過相位調(diào)制的光入射進(jìn)保偏光纖，被分成功率相等的兩個(gè)偏振量。對(duì)兩個(gè)偏振輸出提供不同的，合適大小的DGD，這樣兩個(gè)偏振分量相加，拍頻光會(huì)產(chǎn)生倍頻效果。如原入射偏振光同保偏光纖偏振度呈45度夾角，這樣拍頻光將是一個(gè)RZ脈沖序列，如原入射光與保偏光纖偏振度正交，則可以拍頻生成載波抑制RZ （CSRZ）脈沖序列。
 
   二、有源器件：
    Sheffield大學(xué)的研究者利用分子束外延工藝，生長(zhǎng)了七層的InAs–GaAs量子點(diǎn)LED，輻射波長(zhǎng)在1.3μm。新穎點(diǎn)在于作者通過工藝條件對(duì)量子點(diǎn)阱間的GaAs隔離層厚度進(jìn)行精確控制，明顯降低了激光器閾值電流，提升了發(fā)射效率；Georgia理工的研究者用InGaN–GaN作量子阱材料，用SiCN做間隔層，利用兩種材料應(yīng)力和引力的差異性，在InGaN有源層內(nèi)均勻生成了直徑100nm，厚度4nm的“準(zhǔn)”量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，這樣的LED比起通常器件發(fā)光效率提高了10％左右；以色列的研究者將通常LD的發(fā)射截面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)改作脊形，即在上包層刻蝕狹縫（不碰到有源區(qū)），通過對(duì)狹縫的數(shù)量和深度做一些優(yōu)化控制，可以有效對(duì)激光模式進(jìn)行微擾調(diào)節(jié)，可以做出很多性能改進(jìn)的發(fā)射。比如作者顯示了旁瓣抑制超過30dB的發(fā)射，以及對(duì)ASE噪聲有良好抑制效果的發(fā)射等；Virginia大學(xué)的研究者則面向自由空間光通訊，研制了改良的雪崩二級(jí)管探測(cè)器，能有效抑制大氣擾動(dòng)對(duì)探測(cè)的影響。
 
   三、無源器件：
    臺(tái)灣中山大學(xué)的研究者利用溶膠－凝膠的旋涂工藝制作了面向平面波導(dǎo)器件與光纖耦合的波導(dǎo)陣列。作者認(rèn)為這樣的工藝可以在刻蝕了V形槽后進(jìn)行，可以很方便的改進(jìn)耦合效率；浙大的研究者利用表面等離子波導(dǎo)，周期性的改變中間絕緣層的厚度，形成Bragg結(jié)構(gòu)，顯示了優(yōu)異的濾波特性；Arizona大學(xué)的研究者在雙模SOI波導(dǎo)上制作了反對(duì)稱的Bragg光柵，可以應(yīng)用于許多多通道應(yīng)用，如OADM等場(chǎng)合。
作者：宋軍博士