一、信號調制技術：
    差分相移鍵控（DPSK）由于是對相位進行調制的信號格式，因此對40Gb/s以上的高速調制，在保持常數強度包絡的同時，能夠有效抑制非線性損傷對信號的影響。但該調制格式以0和π的相位變化來表征數值信號“0”和“1”的差異，因此仍是一種典型的二進制調制，信號的頻譜效率仍不高。如要將DPSK的頻譜效率提高，可以有兩種方案，一是與偏振復用結合，二是進行雙二進制的DQPSK進化，依靠兩種方法，都可以將頻譜效率翻倍，讓每symbol承載2字節(jié)信息。相比之下DQPSK更有競爭力，因為多進制調制比二進制調制具有更窄的信號頻譜，要知道信號的色散損傷與譜寬的平方成正比，因此多進制調制的DQPSK能大幅度提高DPSK對色散、PMD以及非線性的公差。此外，偏振復用系統(tǒng)對偏振敏感，受PMD變化影響也較大。當然，如果能將偏振復用與DQPSK相結合，那將獲得最高的頻譜效率，在一個symbol承載4字節(jié)的信息。
    近幾期的PTL和JLT頻繁的出現偏振復用和DQPSK的研究，因此我在上面簡要總結了一下相關技術背景。本期關于信號調制格式的研究，也不外乎圍繞這些主題展開。
   本期意大利研究者就相干偏振復用的DQPSK系統(tǒng)檢測做了研究。相干探測相比直接探測復雜很多，但該方法卻特別適合具有偏振復用的DQPSK解調應用，因為可以有效利用相干探測高光學增益以及能夠對相位探測的特性，對該調制格式做高靈敏的探測解調。并且在對相位檢測后，將光信號轉換為電信號后，可以直接經過數字信號處理DSP模塊進行對信號的電子偏振解復用，因此大大簡化了系統(tǒng)，且可以結合使用電子色散補償來抑制偏振模式色散的影響，降低了系統(tǒng)光學要求。因此偏振復用＋DQPSK＋相干檢測是40Gb/s以上系統(tǒng)最佳組合方案。本期作者對25Gb/sDPSK先后經過偏振復用＋DQPSK進化后，得到了100Gb/s的信號，之后作者對信號的相干解調進行了研究測試。作者使用四個單邊光電二極管進行檢測，而依靠電子信號處理來消除信號損傷，比起通常相干探測方案在獲得相當性能前提下，具有低成本優(yōu)勢。
      Bell實驗室研究者對40Gb/s相干偏振復用QPSK與10Gb/sNRZ混合傳輸系統(tǒng)的非線性公差做了研究。作者對不同的系統(tǒng)做了比較。首先對20Gb/sQPSK信號和40Gb/s偏振復用的QPSK信號做了比較，證明由于偏振復用會讓QPSK信號Q2因子下降2dBm左右；對1600km的系統(tǒng)，單波長偏振復用QPSK信號，受非線性影響變化不大，但在結合了波分復用后，系統(tǒng)非線性公差會隨著輸入功率增大快速下降；使用了40Gb/s偏振復用QPSK和10Gb/sNRZ信號的混合系統(tǒng)，Q2因子相比單純使用40Gb/s偏振復用QPSK信號時會下降4dBm左右。
     加拿大研究者則對20Gb/s的DQPSK調制和探測做了實驗研究。通常要實現DQPSK格式調制，需要經過預編碼和編碼轉換兩個步驟，這里作者在編碼步驟上，使用的是一個雙驅動的Mach–Zehnder干涉儀。信號解調時，先經過一個0.25nm的帶通濾波器，再使用延時干涉儀完成對相位信號的解調。作者的系統(tǒng)接收靈敏度為32.25dBm左右，這是一個比較高的數值。
     除了DQPSK，光正交頻分復用（OFDM）是另一個能對色散、非線性損傷起到良好抑制作用的信號調制格式。澳大利亞研究者本期報導了其相干OFDM系統(tǒng)的研究結果，作者建議的系統(tǒng)能夠根據用戶要求動態(tài)調節(jié)信號傳輸的比特率，同時能夠通過對負載功率的優(yōu)化調節(jié)來改進系統(tǒng)性能。
二、電子色散補償
    對中長接入距離的光接入傳輸系統(tǒng)，光纖色散是引起信號展寬，導致誤碼的最根本原因，因此對光接入系統(tǒng)，補償色散是最重要的環(huán)節(jié)之一。對色散補償又分光學補償和電子補償兩類。光學補償是采用光學方法對信號色散進行補償，常見的元件有聲光光學元件、可調光纖光柵、色散補償光纖、液晶等。光學方法補償徹底，可調范圍大，經常能實現正負1500ps/nm的色散補償，但是光學色散補償方法價格昂貴。電子色散補償是近些年來最受關注的光通訊技術之一，因為它有效，且相比光學方法要廉價很多，因此非常適合下一代PON商用推廣應用。
     本期一篇北京大學的研究立足通過電子色散補償來消除偏振復用系統(tǒng)由于對偏振模式色散（PMD）敏感帶來的信號質量惡化。前面提到對偏振復用系統(tǒng)，采用相干探測可以有效消除非線性、PMD損傷。這里作者采用更為簡單的直接探測方式（有利于降低應用成本），而采用電子色散補償來提高系統(tǒng)PMD公差。作者認為偏振復用系統(tǒng)，PMD不僅引起了碼間扭曲，而且會導致帶間串擾，因此僅對單個通道PMD補償不夠，必須兼顧相鄰通道的影響。因此，作者采用了反饋判決均衡和Viterbi均衡的聯合色散均衡方案，證明可以在直接探測下，非常有效的用于對偏振復用的OOK和DPSK等多種調制格式信號進行PMD補償。
     電子色散補償主要有前向反饋補償和后向補償兩種。目前較多使用的是接收端的后向補償，特別是基于最大似然估計（MLSE）算法的DSP芯片，直接與接受器集成，在接受器將光信號轉換為電信號后，通過使用MLSE算法的芯片做數字信號處理，補償色散以及非線性的影響。本期Corning公司研究者使用MLSE電子色散補償接受器，對由于系統(tǒng)中半導體光放大器（SOA）使用造成的非線性影響應對能力做了研究。SOA中能產生包括交叉增益調制、自增益調制、四波混頻在內的多種非線性效應，比較復雜。作者證明對NRZ格式信號，使用MLSE接受器能降低傳輸信噪比要求5dB左右，而對光學雙二進制調制，也能降低信噪比要求2dB左右。
三、光放大器與相關系統(tǒng)：
    光放大器是很重要的光有源器件，如果接入距離超過60km，通常都需要使用光放大器來做中繼，以維持低誤碼傳輸。常用的光放大器有摻雜光纖放大器、SOA和Raman放大器三種，就性能來說三種互有優(yōu)劣，其中SOA綜合性價比最高，但其噪聲譜特性較差，伴隨放大常具有惡化的噪聲響應特性。本期日本富士通公司的研究者通過在SOA有源區(qū)使用GaInNAs–GaInAs多量子阱結構有效降低了伴隨波長增益峰而來的噪聲惡化。同時器件能夠實現1510到1600nm波長范圍，達90nm的大帶寬放大，增益斜率也小于1.2dB，此外器件還具有偏振不敏感的優(yōu)勢。
     加州大學的研究者應用一個泵浦的參量放大器實現了波分復用多波長信號的組播功能。其組播原理是使用連續(xù)光做泵浦，采用調制信號的光做種子，利用泵浦光和信號光間的連續(xù)參量交互（如四波混頻）作用，實現種子信號光對連續(xù)泵浦波長的信號復制。作者實驗系統(tǒng)的非線性媒介是一段高非線性光纖，為了產生足夠的非線性效應，泵浦光先后經過兩階EDFA放大，具有了足夠的功率。作者經過實驗證實，可以通過該系統(tǒng)實現10Gb/sNRZ信號，1-40個通道的組播操作。其功耗僅0.5dB，注意通常組播是經過分束器實現的，但功耗會非常大，作者建議系統(tǒng)除了適合波分復用系統(tǒng)組播外，最大的優(yōu)勢就是功耗很低。
四、激光器：
    IBM研究者基于SOI芯片混合集成了四個InP的微盤激光器，因此能在微盤自由光譜范圍內實現四個波長峰發(fā)射的多波長激光器。器件導光部分是SOI波導，目的是以較大光截面增大耦合效率。但器件四個微盤在相同驅動電流下，四個輸出峰功率變化卻高達8dB的變化。當然通過使用不同驅動電流，可以讓四個峰值趨于相同。作者建議也可以通過改變微盤厚度來實現這一目標。此外，本期劍橋大學的研究者也做了相似器件，只不過其無源波導是SiN波導，有源部分采用的是微共振環(huán)，而不是前面的微盤。
    Cornell大學研究者制作了1.55μm波長，基于InP/InGaAsP材料的基頻、分頻諧波混合鎖模激光器，其輸出功率達到220mW；日立公司的研究者在短腔分布Bragg反饋（DBR）激光器里，通過在有源DBR結構里摻入n型單量子阱，靠在低DBR注入電流下，快速調節(jié)增益變化，能夠讓激光器具有6.4nm的波長連續(xù)調節(jié)能力。這樣的激光器可以用于光交換網絡中。
五、光探測器：
    新加坡研究者基于SOI芯片，使用簡單的低溫CMOS工藝制作了Schottky阻礙的金屬－半導體－金屬（MSM）光電探測器。作者的器件相比同類器件，刪除了重摻雜和厚氧化物歐姆接觸層兩個工藝步驟，因此更加簡單，降低了器件成本。并且由于使用了MSM，探測器靈敏度更加高，具有大的波長響應帶寬，非常適合寬帶高速光通訊應用。經過測試，器件在-3V偏壓下，具有7GHz的3dB帶寬，在-1V偏壓下，具有約19mA/W的響應度。