光纖在線特邀編輯：邵宇豐，龍穎，胡欽政
    2019年7月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光纖傳感技術(shù)，激光器，調(diào)制技術(shù)，光網(wǎng)絡(luò)以及編解碼技術(shù)等。筆者將逐一評析。
1. 光纖傳感技術(shù)
馬德里康普頓斯大學(xué)的Mahmoud H. Elshorbagy等科研人員設(shè)計了一種可集成在光纖尖端并能在正常入射條件下工作的等離子體折射率傳感器（該傳感器的幾何結(jié)構(gòu)利用了折射率亞波長介質(zhì)光柵的高對比度提供的大散射截面）。由于表面等離子共振（SPR）和光柵響應(yīng)之間的干擾，該傳感器可產(chǎn)生混合等離子體共振來改善折射率傳感器的性能。為更好地優(yōu)化該傳感器性能，科研人員還設(shè)計了一個優(yōu)化函數(shù)（考慮了SPR的品質(zhì)因數(shù)（FOM）和測量界面的場增強(qiáng)功能）。科研人員對該設(shè)備進(jìn)行了數(shù)值測試，結(jié)果顯示該設(shè)備的靈敏度保持在980 nm/RIU至1000 nm/RIU之間，F(xiàn)OM為775 RIU，能夠適用于多功能傳感應(yīng)用場景[1]。


圖1 （a）Fano共振傳感器 （b）傳感器的納米結(jié)構(gòu)幾何形狀

2. 激光器
廈門大學(xué)的Yizhong Huang等科研人員通過采用泵浦重?fù)紾eO2摻雜光纖（GDF）和耗散孤子共振（DSR）鎖模摻Y(jié)b的光纖激光器，設(shè)計了一種可在拉曼光纖激光器中產(chǎn)生大能量超快脈沖的方案；通過利用GDF的大拉曼增益和DSR鎖模脈沖的特性，可滿足具有高失配容量和簡單腔體設(shè)計的匹配條件。該拉曼光纖激光器可在1118nm處產(chǎn)生脈沖寬度為647ps或脈沖能量高達(dá)22nJ的脈沖；不僅可以實(shí)現(xiàn)拉曼激光脈沖與泵浦波之間的同步，而且還具有易調(diào)節(jié)脈沖持續(xù)時間和峰值功率的特性。該方案提供了一種可以在光纖激光器中產(chǎn)生能量可縮放以及波長通用（例如中紅外）脈沖的潛在使用方法，具有低成本和緊湊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用價值[2]。


圖2 基于拉曼光纖激光器的實(shí)驗(yàn)配置

3. 調(diào)制技術(shù)
蒙特利爾麥吉爾大學(xué)的Alireza Samani等科研人員為提高信號調(diào)制性能，對傳統(tǒng)馬赫-曾德爾調(diào)制器（MZM）的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。我們知道，四進(jìn)制脈沖幅度調(diào)制（PAM-4）已經(jīng)替代開關(guān)鍵控（OOK）技術(shù)成為400 Gb/s短距離光通信系統(tǒng)常用的調(diào)制格式�？蒲腥藛T為此設(shè)計了三種不同的硅光子MZM架構(gòu)，可在光域中利用OOK電驅(qū)動信號生成PAM-4信號�？蒲腥藛T還對調(diào)制器的傳遞函數(shù)和線性度進(jìn)行了研究，比較了PAM-4信號的收發(fā)及傳輸性能。在沒有數(shù)字信號處理（DSP）的條件下，上述調(diào)制器可以顯著改善信號收發(fā)性能�？蒲腥藛T還對每個調(diào)制器的功耗進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的MZM相比，多電極MZM在高信號速率下具有更明顯的應(yīng)用優(yōu)勢[3]。


圖3 （a）TWMZM，（b）ME-MZM，（c）DP-MZM和（d）硅光子芯片的顯微照片

4. 光網(wǎng)絡(luò)
光網(wǎng)絡(luò)的云化過程取代了傳統(tǒng)模式下光網(wǎng)絡(luò)中光信號的分配過程，但為之付出的代價是網(wǎng)絡(luò)中收發(fā)光信號的延時增加。目前，因延時受限的應(yīng)用程序數(shù)量正在激增，因此需要一種能夠進(jìn)行分布式計算的新架構(gòu)來滿足實(shí)際需要；而且未來5G應(yīng)用也會對邊緣云和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)提出更加嚴(yán)苛的時延和動態(tài)性要求。邊緣云的建設(shè)過程中需要實(shí)現(xiàn)低時延（微秒級）和可靠的數(shù)據(jù)傳輸（納秒級抖動）過程；因此，法國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Nihel Benzaoui等科研人員設(shè)計了一種可滿足未來邊緣云建設(shè)要求的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為未來5G高動態(tài)、低延遲的業(yè)務(wù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[4]。


圖4 邊緣云的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5. 編解碼技術(shù)
意大利都靈理工大學(xué)的Dario Pilori等科研人員設(shè)計了一種優(yōu)化的軟解碼方案，可在強(qiáng)相位噪聲的情況下改善信號收發(fā)性能。該技術(shù)可以在一定程度上克服光信號受光纖非線性克爾效應(yīng)產(chǎn)生的相位噪聲影響。研究證明，該方案顯著改善了在低色散光纖上收發(fā)64-QAM光信號的性能；并可通過優(yōu)化32-QAM光信號星座點(diǎn)的幾何位置來提高系統(tǒng)傳輸信號性能[5]。


圖5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案框圖

參考文獻(xiàn)：
[1]. Mahmoud H. Elshorbagy, Alexander Cuadrado. “Performance improvement of refractometric sensors through hybrid plasmonic-Fano resonances”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 13, pp. 2905–2913, July 1, 2019.
[2]. Yizhong Huang, Kaijie Wang, “Ultrafast Raman Fiber Laser Based on Cavity Matching Scheme and Heavily Germania-Core Fiber”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 13, pp. 2914–2919, July 1, 2019.
[3]. Alireza Samani, Eslam El-Fiky, “Silicon Photonic Mach–Zehnder Modulator Architectures for on Chip PAM-4 Signal Generation”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 13, pp. 2989–2999, July 1, 2019.
[4]. Nihel Benzaoui, Mijail Szczerban Gonzalez, “Deterministic Dynamic Networks (DDN)”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 14, pp. 3465–3474, July 15, 2019.
[5]. Dario Pilori, Antonino Nespola, “Non-Linear Phase Noise Mitigation Over Systems Using Constellation Shaping”[J], IEEE J. Lightw. Technol., vol. 37, no. 14, pp. 3475–3482, July 15, 2019.