光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，胡欽政，王壯，楊杰，伊林芳，田青，楊琪銘，于妮
    2020年9月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括硅光子學(xué)、自由空間光通信技術(shù)、光纖通信技術(shù)、可見光通信技術(shù)、光源器件等。筆者將逐一評析。

硅光子學(xué)
    美國弗吉尼亞大學(xué)的Yuan Yuan等研究人員設(shè)計了一種新型Si-Ge波導(dǎo)雪崩光電二極管（Si-Ge-APD），如圖1所示；并在30℃～90℃溫度條件研究了Si-Ge-APD的特性。該Si-Ge-APD具有較薄的倍增層和耗盡區(qū)，可以保持較低擊穿電壓（～10v），同時還具備極低的擊穿電壓溫度系數(shù)和內(nèi)部高量子效率。溫度升高過程中，擊穿電壓增加值為～4.2mV/°C，帶寬降低值為～0.09%/°C，增益帶寬積（GBP）降低值為～0.24%/°C。研究結(jié)果表明：在30℃下，可獲得大于15的高倍增益，～26.0 GHz的高帶寬，～282.4 GHz的高GBP，～414.5GHz的增強GBP以及～60%的內(nèi)部高量子效率。在90℃下，可獲得大于15的高增益，24.6GHz的高帶寬，241.1GHz的高GBP，甚至內(nèi)部更高的量子效率。在30°C到90°C之間進(jìn)行調(diào)制的32-Gbps-NRZ和64-Gbps-PAM4信號，經(jīng)過Si-Ge-APD接收后得到清晰眼圖。Si-Ge-APD在室溫和高溫下都具有優(yōu)異的性能，有望成為未來高溫光互連應(yīng)用過程中的備選光接收器[1]。

圖1（a）結(jié)構(gòu)示意圖, (b)能帶圖

自由空間光通信技術(shù)
伊朗沙希德貝赫什迪大學(xué)的Hossein Safi等研究人員設(shè)計了一種應(yīng)用于高空平臺（HAPs）的自由空間光通信（FSO）系統(tǒng)，如圖2所示。在對數(shù)正態(tài)（LN）和伽瑪-伽瑪（GG）兩種大氣湍流條件下，研究人員提出了一種簡單易行的信道模型，在綜合考慮了接收機位置振動、光束漂移引起的方向抖動變化、探測器孔徑大小、接收光束半徑、接收機視場、大氣衰減和湍流以及接收光束的波動等綜合影響后，推導(dǎo)了不同湍流狀態(tài)下鏈路中斷概率的閉合表達(dá)式。研究結(jié)果表明：鏈路的性能在很大程度上取決于接收機和接收光束的相關(guān)參數(shù)[2]。

圖2系統(tǒng)鏈路模型

光纖通信技術(shù)
暨南大學(xué)的Haide Wang等研究人員設(shè)計了一種新型強度調(diào)制和直接檢測（IM/DD）開關(guān)鍵控（OOK）光纖通信系統(tǒng)，如圖3所示。研究人員使用自適應(yīng)信道匹配檢測（ACMD）算法，以補償系統(tǒng)的鏈路失真；該算法運行流程中包含了多項式非線性均衡器（PNLE），判決反饋均衡器（DFE）和最大似然序列估計（MLSE）。補償過程如下：首先，基于信道特性PNLE補償了線性失真和非線性失真，隨后的DFE補償了色散引起的頻譜零點生成；最后，依據(jù)信號噪聲特性，采用后置濾器波對噪聲進(jìn)行白化處理，實現(xiàn)MLSE信號的最優(yōu)檢測。研究結(jié)果表明：研究人員設(shè)計的C波段64Gbit/s IM/DD-OOK系統(tǒng)，在100km無色散補償鏈路上傳輸信號，僅在接收端使用ACMD算法，即可實現(xiàn)誤碼率（BER）低于7%硬判決前向糾錯閾值效果[3]。

圖3系統(tǒng)實驗裝置

可見光通信技術(shù)
河北經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)的Xiaoshuang Liu等研究人員設(shè)計了新型分層非對稱限幅光正交頻分復(fù)用（LACO-OFDM）系統(tǒng)，如圖4所示。傳統(tǒng)的LACO-OFDM需要使用快速傅立葉變換（FFT）和快速傅立葉逆變換（IFFT）過程進(jìn)行信號迭代檢測，帶來了接收信號計算復(fù)雜度增加的問題。通過研究LACO-OFDM系統(tǒng)單FFT接收機的性能，研究人員發(fā)現(xiàn)使用單FFT接收機，ACO-OFDM信號的各層不需要FFT/IFFT過程就可以在時域上進(jìn)行區(qū)分，同時還可以實現(xiàn)O（〖Nlog〗_2 N）的計算復(fù)雜度，使得LACO-OFDM系統(tǒng)中恢復(fù)原始信號的計算復(fù)雜度大大降低。研究結(jié)果表明：與傳統(tǒng)LACO-OFDM系統(tǒng)相比，在加性高斯白噪聲（AWGN）信道下，該系統(tǒng)的信噪比（SNR）損失為1dB～3dB；在使用發(fā)光二極管（LED）非線性信道中的接收信號性能優(yōu)于傳統(tǒng)的LACO-OFDM系統(tǒng)方案[4]。
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圖4基于LACO-OFDM的VLC系統(tǒng)

光源器件
德國弗朗霍夫海因里希赫茲研究所的Magnus Happach等研究人員設(shè)計了可調(diào)諧分布的布拉格反射鏡（DBR）激光器，并研究了光反饋對可調(diào)諧激光器的影響，如圖5所示。研究人員建立了一個可調(diào)諧分布布拉格反射鏡（DBR）激光器理論模型，并闡述了有恒定反射面距離的光反饋對波長調(diào)諧的影響，理論計算和實驗結(jié)果具有良好一致性；其次，還闡明了在有光反饋的情況下進(jìn)行波長調(diào)諧所必需的激光器設(shè)計參數(shù)，以減少光反饋對調(diào)諧的影響；最后引入了一個新的參數(shù)：模式損失差（MLD），作為衡量調(diào)諧過程的反饋容忍度指標(biāo)。研究結(jié)果表明：隨著光柵半高全寬（FWHM）的減小和反射率的增加，激光器的調(diào)諧具有更高容限；較高的MLD表明激光器對腔體變化的容忍度更高[5]。

圖5激光器模型

參考文獻(xiàn)
[1] Y. Yuan et al., "64 Gbps PAM4 Si-Ge Waveguide Avalanche Photodiodes With Excellent Temperature Stability," 
in Journal of Lightwave Technology, vol. 38, no. 17, pp. 4857-4866, 1 Sept.1, 2020, doi: 10.1109/JLT.2020.2996561.
[2] H. Safi, A. Dargahi, J. Cheng and M. Safari, "Analytical Channel Model and Link Design Optimization for Ground-to-HAP
 Free-Space Optical Communications," in Journal of Lightwave Technology, vol. 38, no. 18, pp. 5036-5047, 15 Sept.15, 2020, doi: 10.1109/JLT.2020.2997806.
[3] H. Wang et al., "Adaptive Channel-Matched Detection for C-Band 64-Gbit/s Optical OOK System Over 100-km 
Dispersion-Uncompensated Link," in Journal of Lightwave Technology, vol. 38, no. 18, pp. 5048-5055, 15 Sept.15, 2020, doi: 
10.1109/JLT.2020.2998636.
[4] X. Liu, J. Li, J. Li and Z. Huang, "Analysis of the Single-FFT Receiver for Layered ACO-OFDM in Visible Light Communications," 
in Journal of Lightwave Technology, vol. 38, no. 17, pp. 4757-4764, 1 Sept.1, 2020, doi: 10.1109/JLT.2020.2994633.
[5] M. Happach et al., "Effect of Optical Feedback on the Wavelength Tuning in DBR Lasers," in Journal of Lightwave Technology, 
vol. 38, no. 17, pp. 4824-4833, 1 Sept.1, 2020, doi: 10.1109/JLT.2020.2996131.