光纖在線(xiàn)特邀編輯：邵宇豐，趙云杰，龍穎，胡欽政
    2018年12月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光波導(dǎo)，激光器，光網(wǎng)絡(luò)，光纖傳感技術(shù)以及光纖鏈路處理等。筆者將逐一評(píng)析。
1.光波導(dǎo)
    最近，來(lái)自俄羅斯遠(yuǎn)東聯(lián)邦大學(xué)的Anton V. Dyshlyuk等科研人員研究了三種SPR折光儀有如下三種配置—無(wú)基于體表面等離子體模式（SPM）激發(fā)的緩沖層，以及使用對(duì)稱(chēng)（SSPM）（長(zhǎng)程）和反對(duì)稱(chēng)（ASPM）（短程）表面等離子體模式的緩沖層的特性。結(jié)果表明，SSPM可以實(shí)現(xiàn)較高的計(jì)量性能，但需要更合理的傳感配置。如果考慮到傳感器的小型化過(guò)程，則優(yōu)選類(lèi)型的等離子體模式應(yīng)是反對(duì)稱(chēng)的，能夠犧牲計(jì)量規(guī)格為代價(jià)來(lái)最小化傳感部分的長(zhǎng)度。從制備角度考慮，有吸引力的方案是沒(méi)有緩沖層的配置，其在計(jì)量性能和傳感部分長(zhǎng)度方面介于基于SSPM和ASPM的折射之間。[1]

圖1波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的示意圖：（a）基于體表面等離子體激元模式激發(fā)的無(wú)緩沖層的SPR折射計(jì); （b）具有緩沖層的SPR-折射計(jì)，基于對(duì)稱(chēng)（長(zhǎng)程）或反對(duì)稱(chēng)（短程）表面等離子體模式的激發(fā)

2. 激光器
    來(lái)自波蘭電子材料技術(shù)研究所的Marcin Franczyk等科研人員分析了不同的折射率分布情況下（階躍指數(shù)x^4, x^2, x^1和 x^0.5）激光器實(shí)現(xiàn)1000〖μm〗^2以上的有效模式面積。通過(guò)利用x^1折射率分布和足夠低的折射率差異，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)1530〖μm〗^2的有效模式面積，并具有110〖μm〗^2的芯直徑。該結(jié)構(gòu)的彎曲半徑為0.40-0.42米，且提供了有效的單模引導(dǎo)。據(jù)調(diào)研，這是全固態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中目前實(shí)現(xiàn)的最大有效模式區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)低損耗的有效SM性能。另外，科研人員還發(fā)現(xiàn)，具有60 μm和70μm的x^2折射率分布結(jié)構(gòu)分別能提供高達(dá)1015〖μm〗^2和1170〖μm〗^2的有效模式面積。假設(shè)設(shè)計(jì)的纖維折射率差∆n=3.5∙〖10〗^4 (NA=0.032),不難通過(guò)商用玻璃的納米結(jié)構(gòu)化制備技術(shù)獲得[2]。

（a）
 

（b）
圖2 （a）和（b）分別為在λ= 1050nm處具有各種折射率分布和纖芯直徑為40μm以及50μm的纖維的彎曲損耗; 實(shí)線(xiàn)表示彎曲損耗; 虛線(xiàn)表示模式有效區(qū)域。

3. 光網(wǎng)絡(luò)： 來(lái)自謝里夫科技大學(xué)的Mohammad Amir Dastgheib的科研人員指出可以結(jié)合終端用戶(hù)移動(dòng)性的選擇來(lái)優(yōu)化VLC網(wǎng)絡(luò)的整體性能。一種方案是通過(guò)假設(shè)定位系統(tǒng)的可用性并利用室內(nèi)VLC信道的固定特性，計(jì)算用戶(hù)的數(shù)據(jù)速率并進(jìn)行優(yōu)化�？蒲腥藛T設(shè)計(jì)了一種新穎的松弛方法，它有效地解決了移動(dòng)感知和移動(dòng)性問(wèn)題；他們通過(guò)數(shù)值模擬證實(shí)了該方法的有效性，同時(shí)也消除了在每次迭代中應(yīng)用額外argmax的需要。因此，Mohammad Amir Dastgheib等科研人員提出方法明顯更快，并且可用于解決比例公平失調(diào)的問(wèn)題。[3]


圖3 利用切換效率的概念，基于VLC信道的精確模型不同切換場(chǎng)景對(duì)用戶(hù)速率的影響。
4. 光纖傳感技術(shù)
    來(lái)自香港理工大學(xué)的Zhiyong Zhao等科研人員設(shè)計(jì)了基于多芯光纖（MCF）的空分多路復(fù)用分布式聲學(xué)傳感（DAS）和分布式溫度傳感（DTS），并完成了實(shí)驗(yàn)演示。利用MCF中的空間復(fù)用拉曼光時(shí)域反射（ROTDR）和相敏光時(shí)域反射（Φ-OTDR）混合傳感系統(tǒng)，使用一組光脈沖源就可以并行進(jìn)行自發(fā)拉曼散射信號(hào)和瑞利散射信號(hào)的測(cè)量。此外，ROTDR采用小波變換去噪技術(shù)具有增強(qiáng)的溫度監(jiān)測(cè)性能，可將最差溫度不確定性從4.1℃降低到0.5℃，且超過(guò)5.76 km感應(yīng)范圍�；�于MCF的空分復(fù)用（SDM）混合光纖的傳感系統(tǒng)具有優(yōu)異的實(shí)時(shí)分布式入侵檢測(cè)和溫度監(jiān)測(cè)能力，它在石油天然氣行業(yè)中能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管道監(jiān)測(cè)[4]。

圖4 （a）七芯MCF的橫截面。 （b）SDMΦ-OTDR和ROTDR混合傳感器

5. 光纖鏈路維護(hù)： 
    最近來(lái)自華中科技大學(xué)的Songnian Fu制造和表征了支持12種空間和偏振模式的熊貓型少模光纖（panda-FMF），由于在傳統(tǒng)的圓芯少模光纖（c-FMF）中使用了兩個(gè)應(yīng)力桿，因此具有模式和極化維持的獨(dú)特性。研究表明，空間和正交線(xiàn)性偏振模式之間的有效RI差異均大于1×〖10〗^(-4)。其中，徑向非對(duì)稱(chēng)模式，例如LP_11a模式，即使在強(qiáng)烈的外部擾動(dòng)下，也可以在panda-FMF上傳播和維持模式輪廓和極化狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)panda-FMF在0~1.57rad/m范圍內(nèi)扭曲時(shí)，LP_11a和LP_21a模式的相關(guān)系數(shù)分別為0.923和0.814，相應(yīng)的PER分別為20.8 dB和20.1 dB。[5]


圖5 熊貓型FMF的結(jié)構(gòu)示意圖


參考文獻(xiàn)：
Anton V. Dyshlyuk, “Waveguide-Based Refractometers Using Bulk, Long-and Short-Range Surface Plasmon Modes: Comparative Study”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 36, no. 23, pp. 5319–5326, December 1,2018.
Marcin Franczyk, “Numerical Studies on Large-Mode Area Fibers With Nanostructured Core for Fiber Lasers”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 36, no. 23, pp. 5334–5343, December 1,2018.
Mohammad Amir Dastgheib, “Mobility-Aware Resource Allocation in VLC Networks Using T-Step Look-Ahead Policy”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 36, no. 23, pp. 5358–5369, December 1,2018.
Zhiyong Zhao, “Enabling Simultaneous DAS and DTS Through Space-Division Multiplexing Based on Multicore Fiber”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 36, no. 24, pp. 5707–5713, December 15,2018.
Songnian Fu, “Panda Type Few-Mode Fiber Capable of Both Mode Profile and Polarization Maintenance”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 36, no. 24, pp. 5780–5785, December 15,2018.