1.保密通訊:
    除了OCDMA能提供高保密通訊傳輸外,尚有許多保密程度更高的通訊技術(shù),但這些都處于實驗階段,屬于新概念技術(shù)。鑒于本期有一些這方面的研究結(jié)果,因此打算簡單對他們的概念做下介紹。
    量子密碼(QKD):這是一個將密碼術(shù)與量子力學(xué)相結(jié)合的保密通訊技術(shù)。在傳統(tǒng)光通信里,信息的保密程度主要是通過算法的復(fù)雜度來實現(xiàn)的,而QKD則根據(jù)量子力學(xué)的不確定性原理以及量子不可克隆定理,任何竊聽者的存在都會被發(fā)現(xiàn),從而保證密碼本的絕對安全,也就保證了加密信息的絕對安全。對QKD,目前主流的實驗方案則用光子的相位特性進(jìn)行編碼。本期日本三菱電子的研究者使用連續(xù)波泵浦,脈沖驅(qū)動的單光子源,在80km的單模光纖中進(jìn)行了單光子干涉實驗,并通過有效調(diào)節(jié)和,低抖動控制等改進(jìn),成功抑制了長距離QKD面臨的色散和偏振抖動等不利因素。這是目前為止,國際上最長距離的單光子干涉實驗。
    混沌光通信:要理解這個概念可分三個層次:(1)先明白啥是混沌:混沌現(xiàn)象是非線性系統(tǒng)中出現(xiàn)的確定性的、類隨機(jī)的過程。它是非周期的、有界的、但不收斂的過程,并對初始條件極為敏感。(2)理解怎么和通信掛鉤:混沌保密通信的基本思想是利用混沌信號作為載波,將傳輸信號隱藏在混沌載波之中,或者通過符號動力學(xué)分析賦予不同的波形以不同的信息序列,在接收端利用混沌的屬性或同步特性解調(diào)出所傳輸?shù)男畔。?)怎么用光通信的方式來實現(xiàn):發(fā)射端主激光器(ML)通過自適應(yīng)混沌掩蓋(ACM)、簡單加兩個混沌信號做混淆、混沌漂移鍵控三種方式任選其一實現(xiàn)混沌發(fā)射,在接收端也使用從激光器(SL),并以閉環(huán)結(jié)構(gòu),可進(jìn)行同步處理恢復(fù)操作,提取出ML輸出信號。這需要ML和SL參數(shù)高度匹配。本期意大利研究者對混沌光通信的系統(tǒng)構(gòu)成做了研究。作者在收發(fā)都使用閉環(huán)結(jié)構(gòu),發(fā)射端在同個載波上多次加載混沌波,在接收端,靠同步處理,減去SL的混沌波來獲得接收信號。作者證明Manchester 編碼(MC)是特別適合混沌光通信的編碼方式。能夠有效抑制信號的高頻漂移,比起NRZ信號能獲得高得多的Q因數(shù)。
2.  光收發(fā)模塊:
    相干探測比起直接探測能獲得高得多的靈敏度,但對系統(tǒng)要求也更高。因此限于綜合性價比考慮,目前商用情況并不好。對相干探測,影響性能的關(guān)鍵因素是相位噪聲。以前的評論曾多次談到采用DSP模塊做電子色散補(bǔ)償能夠消除相位噪聲的影響。但對相干光通信,DPS的補(bǔ)償能力卻不足以消除相位噪聲對系統(tǒng)性能的退化影響。因此對相干光通信必須要在發(fā)射端采用具有更窄線寬的光源,以抑制相位噪聲。此前的研究報導(dǎo)對相干系統(tǒng),多采用外腔可調(diào)激光器做光源。這類光源具有非常窄的激光線寬,但物理尺寸較大,很難成功商用。本期意大利研究者對相干光通信做了研究。作者采用商用動態(tài)可調(diào)激光器模塊(DTL)做光源,對10Gb/s光相干系統(tǒng)進(jìn)行了實驗,信號采用BPSK格式,其相干探測系統(tǒng)包括兩個主要元件,一個是光干涉儀,用于過濾偽光譜成分,另一個是副載波光鎖相環(huán),用以實現(xiàn)相干探測目的。這里最主要的成果是證明了商用DTL非常適合于相干光通訊。實驗里作者使用的DTL為Prelli公司產(chǎn)品。光源為蝴蝶結(jié)封裝,因此物理尺寸很緊湊,激光線寬為5.75MHz,而測試結(jié)果現(xiàn)實了該類型光源能提供非常低的相位噪聲,作者稱這是出乎他們意料之外的發(fā)現(xiàn)。從而證明Prelli-DTLs能成功用于實時相干光通訊系統(tǒng),且不需要DSP等其他補(bǔ)償模塊。
    韓國研究者通過集成電路工藝制作了光發(fā)射模塊。作者在一塊芯片上陣列集成了四個VCSEL激光器,再在上層生長了多模聚合物波導(dǎo)結(jié)構(gòu),末端刻蝕成45度光反射鏡面,用于將VCSEL發(fā)射90度轉(zhuǎn)角,并將光導(dǎo)入波導(dǎo)傳輸。作者實驗測試了該模塊能成功實現(xiàn)10Gb/s的信號發(fā)射,功耗大致在7dB左右。由于采用了集成電路工藝,因此該模塊的顯著優(yōu)勢就是制作成本低,易于批量化生成。
3.  光傳輸實驗:
    英國研究者開展了RZ調(diào)制單通道42.7Gb/s信號的光傳輸實驗。對這樣的高速大容量網(wǎng),最近普遍采用電子色散補(bǔ)償來消除色散。但本文,作者采用的是光增益均衡(OEQ)技術(shù)來降低非線性信號扭曲。一個電子色散補(bǔ)償器通常只對一個特定波長通道起作用,因此需要在每個接收器前都使用這樣的補(bǔ)償器。而OEQ的一個優(yōu)點(diǎn)就是能開展全通道范圍的補(bǔ)償。通過OEQ的使用,作者能將放大器使用的間隔擴(kuò)展到107.5km。而最大傳輸距離也由原來的2043km擴(kuò)展到3010km。簡單的說,該項工作的意義就是通過實測證明了OEQ對高速信號非線性扭曲的良好補(bǔ)償能力。
    美國Discovery Semiconductor的研究者就10.7Gb/s無中繼傳輸做了實驗研究。在不使用光放大等中繼信號恢復(fù)元件基礎(chǔ)上,作者可以實現(xiàn)304km的傳輸距離,這應(yīng)該是當(dāng)前最長的無中繼傳輸實驗了。但為了實現(xiàn)這一目標(biāo),作者可謂費(fèi)勁心力,在光收發(fā)端用了可以想到的一切信號質(zhì)量恢復(fù)措施。首先,發(fā)射端對信號做了DPSK調(diào)制,抑制非線性損傷,在接收端前用電子色散補(bǔ)償器做信號閾值判定,再通過相干探測來提高探測靈敏度。
4.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化:
    浙大的研究者對WDM-PON或WDM/TDM-PON的通道保護(hù)做了資源優(yōu)化研究。通過利用相鄰ONU的互聯(lián)特性,以及陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用器的環(huán)形光譜特性可以節(jié)省一半的通道保護(hù)所需波長資源,且將連接的可獲得性提高了一個數(shù)量級;武漢大學(xué)的研究者對深空間光通信,提出了一種被稱為LDPC-APPM的信號調(diào)制技術(shù),比起傳統(tǒng)格式,在該應(yīng)用上能獲得更好的性能。該調(diào)制格式是通過對外層奇偶校驗檢查碼、interleaver、比特累加器和脈沖位置調(diào)制集中碼串聯(lián)實現(xiàn)的,在接收端作者使用了標(biāo)準(zhǔn)的turbo解碼技術(shù);臺北大學(xué)的研究者就光纖CATV傳輸系統(tǒng)做了研究,證明在加入低頻邊模注入鎖定技術(shù)后能有效增加附屬激光器的共振頻率,進(jìn)而能獲得相當(dāng)優(yōu)異的單模光纖傳輸性能。
5.信號損傷:
    Bell實驗室的研究者通過快速偏振鉗制(PS’s)和前向糾錯(FEC)技術(shù)相結(jié)合,補(bǔ)償了PMD對光傳輸系統(tǒng)性能的影響。證明通過合適選擇PS’s的數(shù)目,令其達(dá)到14時,可以將系統(tǒng)PMD公差提高50%左右,并將中斷概率降低到10-5數(shù)量級;JDSU的研究者則證明在一階PMD被補(bǔ)償后,二階PMD(SO-PMD)對信號的損傷與信號調(diào)制格式直接相關(guān)。比如對雙二進(jìn)制調(diào)制格式,信號對SO-PMD比對色散的影響敏感的多,而NRZ-OOK格式信號則更敏感于色散的影響。此外,對雙二進(jìn)制信號,當(dāng)一階PMD被補(bǔ)償后,差分群時延(DGD)也會明顯影響信號傳輸質(zhì)量。
6.無源器件:
    韓國Yonsei大學(xué)的研究者制作了全光纖波長可調(diào)帶通濾波器,該器件通過螺旋面的長周期光纖光柵(HLPFG)、環(huán)形中空光纖、多模光纖等全光纖器件串聯(lián)組成。因此該器件在實現(xiàn)濾波的同時還兼具了多模對單模的模式轉(zhuǎn)換功能。而波長可調(diào)功能則是靠加在HLPFG區(qū)域的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力變化來實現(xiàn)的。該器件還具有較好的偏振不敏感特性;比利時研究者證明對光纖光柵結(jié)構(gòu),色散和DGD都會對雙折射產(chǎn)生一定影響,進(jìn)而影響器件的強(qiáng)度響應(yīng)特性;硅納米線波導(dǎo)是近來廣受關(guān)注的集成技術(shù),本期Columbia大學(xué)的研究者在5cm長的硅納米集成芯片上實現(xiàn)了1.28Tb/s的數(shù)據(jù)容量(32通道,單通道40Gb/s調(diào)制)。作者證明在這種超高密度芯片上,損耗會隨著通道數(shù)量而發(fā)射變化。當(dāng)單通道被使用時,插損為0.6dB,但當(dāng)24個通道被使用時,插損上升到3.3dB。
7.有源器件:
    荷蘭研究者基于InAs-InP材料的微共振環(huán)結(jié)構(gòu)制作了電泵浦的半導(dǎo)體激光器,在有源增益區(qū)使用了量子點(diǎn)結(jié)構(gòu),在室溫下能夠?qū)崿F(xiàn)1.55μm的光通信波段發(fā)射。微環(huán)結(jié)構(gòu)直徑22μm,波導(dǎo)寬度2μm,激光器閾值電流為12.5mA;California大學(xué)的研究者在VCSEL激光器制作中,采用高折射率差的亞波長光柵做反射鏡,能夠明顯增加制作公差。當(dāng)光柵間隔變化40%時,激光僅發(fā)生2nm的波長漂移;韓國研究者實驗制作了結(jié)構(gòu)非常緊湊的多波長激光器,通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化消除了調(diào)制區(qū)域的多模跳變現(xiàn)象,并可以分別對每個波長進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)。因此該激光器非常適合于波分復(fù)用應(yīng)用。作者通過該激光器成功實現(xiàn)了1.25Gb/s信號的直接調(diào)制,并實現(xiàn)了20km的無誤碼傳輸。					
					
					
						
						
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