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PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：無(wú)源器件和光波導(dǎo)、有源光子器件、傳感器、光纖網(wǎng)絡(luò)、光通信系統(tǒng)等，筆者將逐一評(píng)析。
1. 無(wú)源器件和光波導(dǎo)
    印度信息技術(shù)設(shè)計(jì)與制造學(xué)院的Virendra Patel等研究人員首次設(shè)計(jì)了一種3D曲線形狀MISIM（金屬-絕緣體-硅-絕緣體-金屬）混合等離子體的錐形耦合器（如圖1所示），用于電介質(zhì)到多層混合等離子體（MISIM）波導(dǎo)的有效光耦合。他們計(jì)算了在1.55μm工作波長(zhǎng)下耦合器的傳輸和損耗特性。該耦合器的傳輸損耗、模式傳輸損耗和傳輸長(zhǎng)度分別為99%、0.07dB/μm和58μm，與具有相同參數(shù)的線性錐形耦合器相比，具有體積小、耦合效率高和輻射損失小等優(yōu)點(diǎn)。他們還將兩個(gè)曲線錐形耦合器組合，制備了DTD耦合器，并對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。該研究對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)用的納米光子混合等離子體集成電路具有一定的參考價(jià)值[1]。

圖1 （a）曲線錐形結(jié)構(gòu)的俯視圖；（b）輸入介質(zhì)波導(dǎo)的截面圖；（c）輸出MISIM等離子體波導(dǎo)；（d）光從介質(zhì)到等離子體波導(dǎo)的傳播（e）模式分布圖：（I）介質(zhì)波導(dǎo)和（II）等離子體波導(dǎo)；（f），（g）在1.55μm波長(zhǎng)的等離子體波導(dǎo)中的EY、EX分布

2. 有源光子器件
    德國(guó)海因里希赫茲學(xué)院的Patrick Runge等研究人員設(shè)計(jì)了一種高功率漸逝耦合波導(dǎo)改進(jìn)的單行載波（MUTC）光電二極管陣列（如圖2所示）。該陣列由不同數(shù)量的光學(xué)并聯(lián)光電二極管組成。他們使用2陣列芯片實(shí)現(xiàn)了在1550nm時(shí)0.46A/W的響應(yīng)，28GHz時(shí)3dB的帶寬以及40GHz時(shí)12dBm的射頻輸出功率，并在不同溫度和頻率下，測(cè)量了系統(tǒng)的線性度和三階攔截點(diǎn)（3OIP），以確定系統(tǒng)性能的限制因素。結(jié)果表明，該器件的射頻（RF）功率對(duì)環(huán)境溫度依賴(lài)性較小，在較高頻率下，波導(dǎo)集成光電二極管在產(chǎn)生射頻功率方面表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，與具有相同吸收層厚度的垂直照明結(jié)構(gòu)相比，波導(dǎo)集成結(jié)構(gòu)允許更高的響應(yīng)率，因而該器件在高達(dá)60GHz頻率的射頻發(fā)電領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力[2]。

圖2 波導(dǎo)集成光電二極管陣列制作芯片（下圖）的原理（上圖）

3. 傳感器
   臺(tái)灣國(guó)立交通大學(xué)的Chan-Te Hsiung等科研人員設(shè)計(jì)了一種基于梯度光柵周期導(dǎo)模共振（GGP-GMR）的新型折射率傳感器（如圖3所示）。該傳感器具有很寬的RI檢測(cè)范圍和較小尺寸。在386至392nm的光柵變化范圍內(nèi)，它能實(shí)現(xiàn)0.109 RIU的探測(cè)范圍，靈敏度為1433.7 μm/RIU，可實(shí)現(xiàn)的理論和實(shí)驗(yàn)探測(cè)極限分別為5.58×10-3和10-2 RIU。該器件不僅能簡(jiǎn)化手持設(shè)備系統(tǒng)的制備，還易與智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)集成[3]。

圖3 GGP-GMR的設(shè)計(jì)原理

4. 光纖網(wǎng)絡(luò)
近年來(lái)，在各種數(shù)字信號(hào)處理方案中，Kramers-Kronig（KK）算法由于其對(duì)SSBI的有效抑制而引起了人們的極大興趣。澳大利亞墨爾本大學(xué)的Chuanbowen Sun等研究人員基于80GB/s的奈奎斯特單載波和OFDM調(diào)制的傳輸系統(tǒng)，研究了色散（CD）對(duì)信號(hào)接收的影響，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。結(jié)果表明，信號(hào)在10e-3的誤碼率閾值下傳輸160公里后，IC接收機(jī)所需的OSNR比KK接收機(jī)低1.9分貝。對(duì)于KK接收機(jī)來(lái)說(shuō)，最佳載波信號(hào)功率比（CSPR）值隨傳輸距離的增加而增大，而IC接收機(jī)則沒(méi)有這種現(xiàn)象。最優(yōu)CSPR的增量顯示出KK接收機(jī)對(duì)CD的魯棒性要求很高，而IC接收機(jī)檢測(cè)到的信號(hào)即使在較低的CSPR下也對(duì)CD的魯棒性要求很高。因此，KK接收機(jī)的OSNR靈敏度取決于CD。相比之下，無(wú)論CSPRS如何變化，IC接收器對(duì)CD都具有很高的魯棒性[4]。
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圖4 實(shí)驗(yàn)裝置圖

5. 光通信系統(tǒng)
廣東省光纖傳感與通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的Ruiqi Zheng等科研人員設(shè)計(jì)了一種無(wú)色散誘導(dǎo)功率衰落的線性光通信系統(tǒng)（如圖5所示）。它采用雙驅(qū)動(dòng)雙偏振調(diào)制器和線性偏振器的配置，產(chǎn)生了單邊帶（SSB）射頻調(diào)制光信號(hào)和正交線性偏振非調(diào)制光信號(hào)。他們通過(guò)設(shè)計(jì)連接到調(diào)制器輸出的線性偏振器的角度來(lái)抑制三階互調(diào)失真，從而大大增加了三階無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR3）。與傳統(tǒng)的正交偏壓馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制鏈路相比，該鏈路的二階無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR2）性能沒(méi)有降低。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，SSB調(diào)制鏈路中無(wú)色散引起的功率衰落，在平均輸出光功率為3.1dBm的情況下，SSB調(diào)制鏈路的SFDR3為121.4dB·HZ4/5，該系統(tǒng)中鏈路的SFDR2為80.1dB·HZ1/2[5]。
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圖5 無(wú)色散誘導(dǎo)功率衰落的線性光通信系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)
[1] Virendra Patel; Prateeksha Sharma; V. Dinesh Kumar.Efficient Coupling From Dielectric to
 Hybrid Plasmonic Waveguide Using Curved Taper [J]. IEEE Photonics Technology Letters,
 vol.31, Page(s):323- 326, Feb.15, 2019.
[2] Patrick Runge; Felix Ganzer; Tobias Beckerwerth; Shahram Keyvaninia; et al. Linearity of
 Waveguide Integrated Modified Uni-Travelling Carrier Photodiode Arrays [J]. IEEE Photonics
 Technology Letters , vol.31, Page(s):246- 249, Feb.1, 2019.
[3] Chan-Te Hsiung ; Cheng-Sheng Huang. Refractive Index Sensor Based on a Gradient Grating
 Period Guided-Mode Resonance [J]. IEEE Photonics Technology Letters , vol.31,
 Page(s):253-256, Feb.1, 2019.
[4] Chuanbowen Sun ; Di Che ; Honglin Ji ; William Shieh. Study of Chromatic Dispersion
 Impacts on Kramers–Kronig and SSBI Iterative Cancellation Receiver [J]. IEEE Photonics
 Technology Letters , vol.31, Page(s):303- 306, Feb.15, 2019.
[5] Ruiqi Zheng ; Erwin H. W. Chan ; Xudong Wang ; Xinhuan Feng ; Bai-Ou Guan. Linearized
 Single Sideband Modulation Link With High SFDR Performance [J]. IEEE Photonics
 Technology Letters , vol.31, Page(s):299- 302, Feb.15, 2019.