光纖在線特邀編輯：邵宇豐，趙云杰，龍穎，胡欽政
    2019年2月出版的JLT主要刊登了以下一些領(lǐng)域的文章，包括：無源光網(wǎng)絡(luò)，微波光子學(xué)，光子器件，光通信系統(tǒng)，調(diào)制技術(shù)等。筆者將逐一評析。

1. 無源光網(wǎng)絡(luò)
    最近Google公司的Liang B. Du等科研人員設(shè)計了一個長距離波長路由無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（LRWR-PON），它是一個20通道時間波分復(fù)用（TWDM）Super-PON系統(tǒng)，默認(rèn)配置支持12個波長同時傳輸?shù)臅r分復(fù)用（TDM） GPON通道和8個波長同時傳輸?shù)?0 Gb/s點對點通道。該系統(tǒng)的覆蓋范圍可達50公里，TDM信道每波長功率分配比為1:64，相當(dāng)于單鏈路上支持768個TDM PON客戶。該方案較大限度地降低了住宅部署的系統(tǒng)成本。而且，LRWR-PON系統(tǒng)架構(gòu)中需要的中心站明顯更少，并且可以使用更便宜的光纜，從而降低了光纖到戶的部署和運營成本。目前，科研人員期望基于標(biāo)準(zhǔn)化LRWR-PON的架構(gòu)創(chuàng)建能耗相對較低的接入系統(tǒng)。

圖1 LRWR-PON系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

2. 微波光子學(xué)
    通過對寬帶線性調(diào)頻波形（LFMW）的分析，清華大學(xué)電子工程系的Guanyu Han等科研人員研究了基于雙邊帶調(diào)制（DSB）的光纖無線通信（RoF）鏈路中由色散（CD）引起的幅度失真，以及基于單邊帶調(diào)制（SSB）的RoF鏈路中的相位失真�？蒲腥藛T設(shè)計了一種用于克服CD引起失真的微波光子均衡器（MPE），并驗證了其工作原理。在實驗中，1-10 GHz LFMW在基于MPE的鏈路中通過了66.3 km單模光纖（SMF）傳輸，與DSB和SSB相比輸出信號具有更好的性能。另外，MPE具有相對集成的結(jié)構(gòu)，使用方便同時成本更低；MPE可以應(yīng)用在分布式高分辨率雷達、高速光通信和寬帶無線接入等系統(tǒng)中。


圖2 （a）MPE的結(jié)構(gòu) （b）基于MPE的RoF系統(tǒng)實驗設(shè)置 


3. 光子器件
   深圳大學(xué)的Sayed Elshahat等科研人員設(shè)計了一種用于光學(xué)緩沖和皮秒脈沖數(shù)據(jù)互連的特定5L 光子晶體波導(dǎo)（PCW）結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，可獲得的帶寬集中在1550nm左右的波段，范圍從3.48 nm到19.87 nm，相應(yīng)的平均組指數(shù)范圍是27到252。通過適當(dāng)調(diào)整5L PCW中的缺陷半徑，其存儲容量可達到219.73位。此外，該結(jié)構(gòu)獲得的每比特優(yōu)化物理尺寸為L_bit=4.551μm，存儲時間為180ps。科研人員還通過有限時域差分法（FDTD）驗證了光脈沖傳輸?shù)牡慕Y(jié)果：2.19皮秒的光脈沖可以以1.15×〖10〗^(-4) 〖μm〗^(-1)的非常小的相對失真進行傳輸，這意味著對于占空比為0.5的信號脈沖，能以0.22831Tb/s的速度進行處理。


圖3 （a）5L PC的示意結(jié)構(gòu)圖（b）圖1（a）中單元電池的傳輸線等效電路。

4. 光通信系統(tǒng)
   日本三菱電機制造技術(shù)中心的Tadashi Murao等科研人員基于緊湊型發(fā)射器光學(xué)子組件（TOSA）設(shè)計了一種高效且低成本的光學(xué)對準(zhǔn)技術(shù)。科研人員基于新開發(fā)的100 GbE TOSA實驗研究了自由空間光（FSO）系統(tǒng)，成功地證實了該系統(tǒng)的有效性。蒙特卡羅模擬仿真顯示，利用該對準(zhǔn)技術(shù)可以獲得優(yōu)選光輸出功率。此外，由于準(zhǔn)直透鏡的位置公差松弛，科研人員預(yù)測了可靠性通信所需要考慮的長期功率變化過程，以證明對準(zhǔn)技術(shù)的適用性。除了在特定FSO系統(tǒng)能夠進行多路復(fù)用，該對準(zhǔn)方法也適應(yīng)各類型的多路復(fù)用系統(tǒng)應(yīng)用。


圖4 （a）緊湊型多通道光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；（b）精確定位準(zhǔn)直透鏡的例子

5. 調(diào)制技術(shù)
加拿大拉瓦爾大學(xué)電氣與計算機工程系的Amin Yekani等研究人員進行了混合調(diào)制格式的數(shù)值仿真研究；科研人員將離散傅里葉變換擴展正交幅度調(diào)制（DFT-S QAM）用于較低頻率，離散多音調(diào)制（DMT）用于較高頻率，并且對混合調(diào)制的過程進行了優(yōu)化。他們將優(yōu)化后的混合調(diào)制與DMT進行性能比較，結(jié)果表明混合調(diào)制的性能更優(yōu)。而在固定可用帶寬中增加比特率時，上述方式更有應(yīng)用價值。在使用混合調(diào)制下，硬判決FEC閾值為3.8e-3時最大比特率增加了40 Gb/s�？蒲腥藛T還計算了復(fù)數(shù)乘法器的數(shù)量，比較了混合調(diào)制和100% DMT之間的復(fù)雜性。對于背靠背鏈路，混合調(diào)制的復(fù)雜性要高于DMT，但對于超過數(shù)百公里的光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用，混合調(diào)制的復(fù)雜性相對較低。


圖5 蒙特卡羅模擬仿真過程流程圖。

參考文獻：
Liang B. Du, “Long-Reach Wavelength-Routed TWDM PON:Technology 
and Deployment”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 3, pp. 688–697, February 1,2019.
Guanyu Han, “A Microwave Photonics Equalizer for Overcoming Dispersion-Induced
 Distortions on Wideband Signals in Radio-Over-Fiber Links”[J], IEEE J. Lightw. Technol.,
 vol. 37, no. 3, pp. 736–743, February 1,2019.
Sayed Elshahat, “Five-Line Photonic Crystal Waveguide for Optical Buffering and 
Data Interconnection of Picosecond Pulse”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 3, 
pp. 788–798, December 1,2019.
Tadashi Murao, “Efficient Optical Alignment Technique for Compact 100 and 400GbE
 TOSAs With Integrated Multiplexing With Free Space Optics”[J], IEEE J. Lightw. Technol.,
 vol. 37, no. 3, pp. 799–807, February 1,2019.
Amin Yekani, “Numerical Study of a Hybrid Optical DMT/DFT-S QAM Modulation”[J],
 IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 3, pp. 815–823, February 1,2019.