9/28/2021，光纖在線訊，光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，王壯，楊杰，伊林芳，田青，楊騏銘，于妮
        2021年8月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：可見光通信、自由空間光通信、光纖通信、無源光網(wǎng)絡、半導體器件等，筆者將逐一評析。

1.可見光通信技術
英國愛丁堡大學的Harald Haas等研究人員設計了一種偏置優(yōu)化的可見光通信系統(tǒng)（VLC）。VLC系統(tǒng)中非線性失真大部分來源于發(fā)光二極管（LED）中直流偏置電流和輸出光功率之間非線性的關系。為了最大限度減少非線性失真對 VLC 系統(tǒng)的影響，需要將數(shù)據(jù)承載信號電平變化值保持在 LED的線性動態(tài)范圍內(nèi)。他們選擇直流（DC）偏置的兩種方案來尋找最佳偏置點。一是當偏置電流從動態(tài)范圍的中點增加時，保持調(diào)制信號幅度恒定，一些信號分量會進入非線性區(qū)域，但在較高偏置電流下會有更高的帶寬。二是增加偏置點，并將信號保持在 LED 的動態(tài)范圍內(nèi)；在增加帶寬的同時降低了信號功率。仿真結果表明，最佳偏置點不在動態(tài)范圍的中點；PAM-4的VLC實驗裝置如圖1所示。當偏置電流從線性區(qū)域的中點20mA增加到最佳偏置電流30mA時，傳輸速率可以提高～36%。所提出的優(yōu)化方法與前/后均衡和預編碼/預失真技術相結合可獲得更高的增益[1]。


圖1實驗裝置

2.自由空間光通信
日本東京國家信息和通信技術研究所的Toshimasa Umezawa等研究人員設計了一種光載無線電-自由空間光通信系統(tǒng)（RoF-FSO）， 如圖2所示。該系統(tǒng)使用了新型高速光電探測器陣列（2-PDA）設備（它既可充當光電探測器， 又可作為光電轉換器（O/E））。 在借助外部放大器時，2D-PDA 中在 2.5 mA 輸入光電流下可以獲得-4.4dBm的射頻信號（RF）輸出。在 1.5m長的自由空間信道和 1m長的無線電信道上，研究人員對靜態(tài)和動態(tài)光波束切換條件下的誤碼率（BER）進行了評估，并在靜態(tài)光路切換條件下使用多種調(diào)制格式實現(xiàn)了21.1 Gbps的速率傳輸。在動態(tài)光路切換條件下10個切換周期內(nèi)矢量幅度誤差（EVM）約為 9%[2]。



3.光纖通信
荷蘭埃因霍溫理工大學的Vinícius Oliari等研究人員設計了一種新型光纖傳輸模型，并評估了其在無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)中的性能，如圖4所示。光纖中的信號傳播可以用非線性薛定諤方程（NLSE）來表征； 當同時考慮色散和非線性效應時，NLSE 沒有已知的封閉解（解析解）。該模型是對群速度色散（GVD）參數(shù)的正則攝動 （RP）改進。研究結果表明，當歸一化均方差為0.1 %時，相對于Kerr非線性系數(shù)的對數(shù)微擾模型（LP），該模型的輸入功率更高（1.5dB）。在相同輸入功率下，與Kerr非線性系數(shù) LP檢測器相比，檢測器將未編碼的誤碼率降低了5.4倍，意味著在相同信息速率下輸入功率降低了0.4dB [3]。



4.無源光網(wǎng)絡
德國貝爾實驗室的Robert Borkowski等研究人員設計了一種靈活速率的無源光網(wǎng)絡（FLCS-PON），該系統(tǒng)通過調(diào)整傳輸方案以匹配用戶的信道條件和優(yōu)化吞吐量。FLCS-PON在國際電信聯(lián)盟通信標準化部（ITU-T）規(guī)定的50 Gbit/s PON之中采用了光網(wǎng)絡單元（ONU）分組、靈活的調(diào)制格式和前向糾錯（FEC）等技術，實驗裝置及測試結果如圖4所示。對于具有較低光路損耗（OPL）的 ONU，實現(xiàn)了兩倍于 ITU-T規(guī)定的 50 Gbit/s的PON速度的下行鏈路傳輸過程，該網(wǎng)絡同時支持高OPL的 ONU；在使用光學前置放大直接檢測ONU的情況下，支持以31.5 dB損耗預算實現(xiàn)100 Gbit/s的數(shù)據(jù)信號傳輸[4]。



5.半導體器件
法國III-V實驗室的Kebede Atra等研究人員設計了一種新型半導體光放大器（SOA）級聯(lián)的反射電吸收調(diào)制器（EAM），如圖5所示。該器件采用磷化銦襯底上的 GaInAsP 多量子阱制備，并采用了半絕緣埋置異質(zhì)結構和對接集成技術。80μm長EAM的頻率響應在26.5GHz工作頻率時依舊表現(xiàn)良好，而150μm 長EAM的3-dB 截止帶寬為23 GHz。依據(jù)波長不同，EAM反向偏壓在—1.2 ~ —1.5 V之間實現(xiàn)了零啁啾工作。在大信號調(diào)制下，80μm EAM引起的頻率啁啾幾乎是150μmEAM的一半。當使用非歸零碼以25 Gbit/s的速度運行時，在150μm和80μm的EAM中獲得了約14.5和約8dB的高動態(tài)消光比。研究人員使用150μm和80μm EAM 在標準單模光纖上（C 波段：1530nm和1545 nm 之間）實現(xiàn)了12公里和16公里的無色傳輸。（在10-3誤碼率情況下，色散損失分別為 4.5dB和2.5 dB）[5]。



參考文獻
[1] T. Z. Gutema, H. Haas, and W. O. Popoola, “Bias Point Optimisation in LiFi for Capacity Enhancement,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 15, pp. 5021–5027, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3083510.
[2] T. Umezawa, P. T. Dat, K. Jitsuno, N. Yamamoto, and T. Kawanishi, “Radio over FSO Communication Using High Optical Alignment Robustness 2D-PDA and its Optical Path Switching Performance,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 16, pp. 5270–5277, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3097304.
[3] V. Oliari, E. Agrell, G. Liga, and A. Alvarado, “Frequency Logarithmic Perturbation on the Group-Velocity Dispersion Parameter with Applications to Passive Optical Networks,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 16, pp. 5287–5299, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3101055.
[4] R. Borkowski et al., “FLCS-PON A 100 Gbit/s Flexible Passive Optical Network: Concepts and Field Trial,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 16, pp. 5314–5324, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3102383.
[5] K. Atra et al., “Reflective Electroabsorption Modulators for beyond 25 Gb/s Colorless Transmissions,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 15, pp. 5035–5041, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3079987.