光纖在線特邀編輯：邵宇豐，龍穎，胡欽政
    2019年6月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：有源光子器件、光纖網(wǎng)絡(luò)與傳輸系統(tǒng)、無源器件和光波導(dǎo)、自由空間光傳輸系統(tǒng)、光子學(xué)系統(tǒng)等，筆者將逐一評(píng)析。
1. 有源光子器件
    哈佛大學(xué)的Tianhao Ren等研究人員設(shè)計(jì)了一種基于薄膜鋰鈮酸鹽（LNOI）平臺(tái)的集成相位調(diào)制器（如圖1所示）。它同時(shí)具有片上損耗�。▇1dB）和在大光譜范圍內(nèi)半波電壓低（5-40GHz時(shí)為3.5-4.5V）的應(yīng)用優(yōu)勢，所測量的射頻V_π值在較寬頻率范圍內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定；研究結(jié)果表明，該器件在半波電壓、光傳輸損耗、尺寸和EO帶寬等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的體調(diào)制器，并且在超100GHz的頻率下也能很好工作，顯示出了在毫米波和太赫茲方面的應(yīng)用潛力，它的高電光性能和高射頻功率處理能力（3.1W）對(duì)未來的光子學(xué)和微波系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用至關(guān)重要[1]。

圖1 相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)圖

2. 光纖網(wǎng)絡(luò)和傳輸系統(tǒng)
比利時(shí)根特大學(xué)的Gertjan Coudyzer等研究人員設(shè)計(jì)了一種能夠接收50Gbit/s 脈沖幅度調(diào)制（PAM-4）信號(hào)的線性突發(fā)模式互阻抗放大器（LBMTIA）（如圖2所示），可用于高速時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)（TDM PONS）中的上行傳輸過程。該方案使用數(shù)字控制的高速數(shù)據(jù)通路，通過片上存儲(chǔ)設(shè)置的快速查找過程對(duì)偏移量和增益進(jìn)行校正;接收器可保證當(dāng)測量穩(wěn)定時(shí)間為48ns時(shí)，在25 Gb/s速率下輸入動(dòng)態(tài)范圍至少為17.7dB，50 Gb/s時(shí)的輸入動(dòng)態(tài)范圍至少為10.9 dB（當(dāng)采用低密度奇偶校驗(yàn)（LDPC）正向誤差控制（FEC）閾值為110-2時(shí)）。該放大器可以用作突發(fā)模式接收器的前端放大裝置，預(yù)計(jì)將在未來25G和50G的TDM PON中得到應(yīng)用[2]。

圖2 線性突發(fā)模式互阻抗放大器（LBMTIA）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
3. 無源器件和光波導(dǎo)
吉林大學(xué)的Yang Gao等研究人員設(shè)計(jì)了一種基于非對(duì)稱馬赫-曾德爾干涉儀（MZI）的熱光波導(dǎo)開關(guān)，如圖3所示。由于MZI兩個(gè)臂之間的路徑長度差異會(huì)產(chǎn)生 相位差，他們在MZI的單臂上配置了一個(gè)金屬加熱器用于改變聚合物的折射率和兩個(gè)臂之間相應(yīng)的相位差，以實(shí)現(xiàn)LP01和LP11a模式的切換。該器件采用了聚合物/SiO2復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，能夠有效降低功耗和開關(guān)時(shí)間。它在1550nm工作波長時(shí)的模式消光比為10.5dB，功耗為15.4mW，帶寬范圍從1525nm覆蓋到1615nm，進(jìn)行模式切換時(shí)上升時(shí)間和下降時(shí)間分別為71.5和140.3μs。該開關(guān)在模式分頻多路復(fù)用（MDM）系統(tǒng)傳輸中具有良好的應(yīng)用前景[3]。

圖3 （a）非對(duì)稱MZI模式開關(guān)結(jié)圖，（b）SU-8/SiO2混合波導(dǎo)截面

4. 自由空間光傳輸系統(tǒng)
英國考文垂大學(xué)的Sujan Rajbhandari等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的MIMO-VLC系統(tǒng)空間和時(shí)間聯(lián)合均衡方法，如圖4所示。他們基于一個(gè)光學(xué)MIMO鏈路，實(shí)驗(yàn)研究了三種MIMO解碼技術(shù)。研究結(jié)果表明，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合均衡方案優(yōu)于基于傳統(tǒng)決策反饋的聯(lián)合均衡或單獨(dú)補(bǔ)償時(shí)間和空間串?dāng)_的方案，并且上述方法為2-PAM和4-PAM信號(hào)提供了最佳通信性能；尤其是當(dāng)信道條件變惡劣時(shí)，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合均衡方案對(duì)系統(tǒng)性能的改善程度更高。該方法所應(yīng)用的MIMO-VLC系統(tǒng)如圖5所示[4]。

圖4 （a) MIMO-VLC系統(tǒng)聯(lián)合ANN解碼的過程圖，（b）ANN架構(gòu)

圖5 MIMO-VLC系統(tǒng) 

5. 光子學(xué)系統(tǒng)
印度理工學(xué)院的Aneesh Sobhanan等研究人員在半導(dǎo)體光放大器（SOA）中通過利用反向傳播和交叉極化簡并泵浦來產(chǎn)生偏振不敏感的相位共軛，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)僅在輸入端口進(jìn)行饋送的過程。通過采用布拉格散射四波混頻（FWM）技術(shù)，他們還實(shí)現(xiàn)了SOA兩個(gè)端口偏振不敏感的操作；該過程要求選擇信號(hào)的頻率大于泵的頻率，以實(shí)現(xiàn)極化不敏感共軛生成信號(hào)無需補(bǔ)償?shù)男阅�。研究人員在SOA的輸入和輸出端口同時(shí)演示了10 Gbaud PM-QPSK信號(hào)的相位共軛生成（損失值<1.5 dB）。上述系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置如圖6所示[5]。


圖6 相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置

參考文獻(xiàn)
[1] Ren T, Zhang M, Wang C, et al. An Integrated Low-voltage Broadband Lithium Niobate Phase Modulator[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019:1-1. 
[2] Gertjan Coudyzer; Peter Ossieur; Laurens Breyne; Marion Matters; et al. A 50Gbit/s PAM-4 linear burst-mode transimpedance amplifier [J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(12): 951- 954.
[3] Yang Gao, Yan Xu, Lanting Ji, Xiaoqiang Sun, et al. Thermo-Optic Mode Switch Based on an Asymmetric Mach-Zehnder Interferometer[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(11):861-864.
[4] Rajbhandari S, Chun H, Faulkner G, et al. Neural Network Based Joint Spatial and Temporal Equalization for MIMO-VLC System[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019:1-1.
[5] Aneesh Sobhanan, Member, OSA, Lakshmi Narayanan V, et al. Polarization-Insensitive Phase Conjugation of QPSK signal using Bragg-Scattering FWM in SOA[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2019, 31(12): 919-922.