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，楊騏銘，于妮
    8/09/2021，光纖在線訊，2021年2月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光柵耦合器、光纖傳感器、開關(guān)器件、光源和可見光通信系統(tǒng)等，筆者將逐一評(píng)析。

1、光柵耦合器
 
    清華大學(xué)的Lirong Cheng等研究人員設(shè)計(jì)了一種支持耦合光纖上下游信號(hào)的三端口光柵耦合器（TPGC）。該器件通過在偏振分離光柵耦合器上添加輸出端口來將上游波長(zhǎng)耦合至下游波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)工作。研究人員將TPGC的端口1和端口2用于耦合極化分集的下游S波段信號(hào)，端口3用將上游O波段信號(hào)耦合到單模光纖中，結(jié)構(gòu)如圖1所示。研究表明，TPGC既能用作波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器芯片的輸入輸出（I / O）端口，也可用作分光器；與現(xiàn)有的雙波長(zhǎng)光柵耦合器相比， TPGC具備更高的耦合效率，且在O波段和S波段的峰值耦合效率值分別為2.93 dB（1266 nm處）和3.50 dB（1481 nm處）[1]。


圖1 三端口光柵耦合器結(jié)構(gòu)

2、光纖傳感器

    武漢理工大學(xué)的Shun Wang等研究人員將反共振（AR）效應(yīng)與多模干涉（MMI）理論相結(jié)合設(shè)計(jì)了一種可以同時(shí)測(cè)量曲率和溫度的內(nèi)聯(lián)式光纖傳感器。該器件通過將多模光纖（MMF）和玻璃毛細(xì)管嵌入單模光纖（SMF）構(gòu)造了單模多模反諧振（SMAR）波導(dǎo)，結(jié)構(gòu)如圖2所示；并通過AR引起的損耗谷底強(qiáng)度和MMI引起的衰減波長(zhǎng)計(jì)算曲率和溫度。研究表明，該傳感器在AR損耗谷處進(jìn)行強(qiáng)度解調(diào)可以獲得-9.25 dB/m-1的曲率靈敏度，在MMI傾角處進(jìn)行波長(zhǎng)解調(diào)可以獲得30 pm /°C的溫度靈敏度和-0.079 dB /°C的微強(qiáng)度靈敏度[2]。


圖2 內(nèi)聯(lián)式光纖傳感器結(jié)構(gòu)

3、開關(guān)器件

吉林大學(xué)的Yang Gao等研究人員設(shè)計(jì)了一種由兩個(gè)級(jí)聯(lián)多模干涉（MMI）耦合器組成的聚合物波導(dǎo)模式選擇開關(guān)（MSS）。該器件由兩個(gè)級(jí)聯(lián)MMI耦合器和一個(gè)熱移相器組成，支持通過選擇E00和E10模式切換不同的數(shù)據(jù)通道，結(jié)構(gòu)如圖3所示。研究人員采用光束傳播法對(duì)聚合物波導(dǎo)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，并通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試了MSS的可行性，證明MSS在1530nm至1585 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有良好性能。研究表明，MSS在兩個(gè)輸出通道之間的模式切換功率低至4.5mW和12.3mW，最低插入損耗（IL）值為5.5 dB，消光比和串?dāng)_比分別低于19.7 dB和19.6 dB，并且在1550 nm處的模式串?dāng)_值小于-19.6 dB[3]。


圖3 MSS的結(jié)構(gòu)

4、光源

    武漢大學(xué)的Jie Liu等研究人員設(shè)計(jì)了一種激光控制發(fā)光二極管（LED）內(nèi)熒光粉顆�？焖俟袒�和沉降的新方案。該方案采用高密度激光輻照引起熒光粉凝膠快速固化和重力效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)通過顆粒沉降控制LED內(nèi)熒光粉顆粒的空間分布，方案如圖4所示。研究人員在分配涂覆過程中優(yōu)化了高空間顏色均勻性（ACU）的磷光體顆粒分布模式；研究表明，該方案的選擇性固化涂層將角平均相關(guān)色溫（CCT）差異減小了74％以上，并且在-70°至70°的視角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了184K的較小CCT差異，選擇性固化涂層的光強(qiáng)度分布與其他類固化光強(qiáng)度分布之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)大于0.999[4]。


圖4 固化和沉降方案示意圖

5、可見光通信系統(tǒng)

華南理工大學(xué)的Geyang Wang等研究人員提出了一種用于正交頻分復(fù)用非正交多址可見光通信（OFDM-NOMA VLC）系統(tǒng)的新型子載波和功率分配方案。該方案采用對(duì)數(shù)效用函數(shù)，使得單個(gè)子載波上的復(fù)用用戶數(shù)不等于總用戶數(shù)，提高了OFDM-NOMA VLC系統(tǒng)中的吞吐量和用戶公平性，系統(tǒng)模型如圖5所示。研究人員在該方案中考慮了實(shí)際VLC系統(tǒng)中的各種約束條件，并采用遺傳算法解決了非凸優(yōu)化問題。研究表明，當(dāng)信噪比為2.5dB時(shí)，與傳統(tǒng)的增強(qiáng)型功率分配、固定型功率分配和增益比型功率分配方案相比，該方案的吞吐量分別提高了11％，22％和125％，用戶公平性分別提高了23％，30％和49％[5]。


圖5 OFDM-NOMA VLC系統(tǒng)模型

參考文獻(xiàn)
[1]      L. Cheng, S. Mao, C. Zhao, X. Tu, Q. Li and H. Y. Fu, "Three-Port Dual-Wavelength-Band Grating Coupler for WDM-PON Applications," 
in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 33, no. 3, pp. 159-162, 1 Feb.1, 2021, doi: 10.1109/LPT.2021.3049270.

[2]      S. Wang et al., "Curvature and Temperature Sensor Based on Anti-Resonant Effect Combined With Multimode Interference," 
in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 33, no. 3, pp. 127-130, 1 Feb.1, 2021, doi: 10.1109/LPT.2020.3048988.

[3]      Y. Gao, X. Sun, P. Li and D. Zhang, "Polymer Mode Selecting Switch Based on Cascaded MMI Couplers," in IEEE Photonics
 Technology Letters, vol. 33, no. 3, pp. 147-150, 1 Feb.1, 2021, doi: 10.1109/LPT.2021.3049414.

[4]      J. Liu et al., "Tailoring Particle Distribution for White LEDs With High Color-Uniformity by Selective Curing," in IEEE Photonics 
Technology Letters, vol. 33, no. 4, pp. 193-196, 15 Feb.15, 2021, doi: 10.1109/LPT.2020.3046740.

[5]      G. Wang, Y. Shao, L. -K. Chen and J. Zhao, "Subcarrier and Power Allocation in OFDM-NOMA VLC Systems," in IEEE 
Photonics Technology Letters, vol. 33, no. 4, pp. 189-192, 15 Feb.15, 2021, doi: 10.1109/LPT.2021.3051020.