11/29/2021，光纖在線訊，光纖在線特邀編輯：邵宇豐，王安蓉，楊騏銘，伊林芳，田青，于妮。

2021年10月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：波長選擇開關(guān)，無線光通信，光纖參量放大器，光纖激光器，濾波器以及可見光定位等；筆者將逐一評析。

1.波長選擇開關(guān)
荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的Rafael Kraemer等研究人員設(shè)計了一種支持O、S、C和L波段工作的多波段集成12波長選擇開關(guān)（WSS）方案，如圖1所示。該設(shè)計方案采用折疊陣列波導(dǎo)光柵（AWG）作為濾波器件，該器件中的熱光開關(guān)可驅(qū)使不同波段光信號傳輸至任意輸出端口[1]。研究人員針對不同波段和調(diào)制格式下WSS的傳輸性能進(jìn)行了實驗研究；結(jié)果表明，在O、S、C和L波段，采用強(qiáng)度調(diào)制直接檢測（IM/DD）和非歸零碼開關(guān)鍵控（NRZ-OOK）方式進(jìn)行信號無差錯傳輸時，最高傳輸速率可達(dá)35Gbit/s；在S、C和L波段傳輸相干64階正交幅度調(diào)制（64-QAM）信號，最高傳輸速率可高達(dá)169.83Gbit/s。



2.無線光通信
重慶大學(xué)的Chen Chen等研究人員設(shè)計了采用四類正交頻分復(fù)用（OFDM）的廣義光學(xué)多輸入多輸出（GO-MIMO）方案，并在無線光通信（OWC）系統(tǒng)中進(jìn)行了研究，如圖2所示；四類方案分別為采用OFDM的頻域廣義空間調(diào)制（FD-GSM）、頻域廣義空間復(fù)用（FD-GSMP）、時域廣義空間調(diào)制（TD-GSM）和時域廣義空間復(fù)用（TD-GSMP）。研究人員針對每種方案設(shè)計了相應(yīng)的最大似然（ML）檢測算法，用于對其空間符號與星座符號進(jìn)行有效估計；在典型室內(nèi)環(huán)境中，通過大量仿真來評估和比較各方案在多種MIMO設(shè)置下的性能[2]。仿真實驗結(jié)果表明，當(dāng)接收機(jī)位置確定時，存在GO-MIMO方案的最優(yōu)解，并達(dá)到目標(biāo)頻譜效率并實現(xiàn)最佳誤碼性能。



3.光纖參量放大器
英國阿斯頓大學(xué)的Vladimir Gordienko等研究人員對三種偏振分集環(huán)路構(gòu)建的偏振不敏感光纖參量放大器( FOPAs )進(jìn)行了研究，如圖3所示；并對噪聲系數(shù)優(yōu)化、非線性損傷的抑制及其他特性進(jìn)行了比較分析。研究人員設(shè)計了21路波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)，各信道中心頻率間隔為50GHz（其中第11路信道傳輸35GBaud偏分復(fù)用正交相移鍵控（PDM-QPSK）信號），通過研究非線性串?dāng)_程度、噪聲系數(shù)和放大信號誤碼率的功率對方案進(jìn)行評估[3]。該研究首次實現(xiàn)了使用偏振不敏感FOPA對WDM信號進(jìn)行放大處理，噪聲系數(shù)低至5.8dB，WDM系統(tǒng)傳輸?shù)男盘栞敵龉β蕿?3dBm；研究人員認(rèn)為此類偏振不敏感FOPA在未來光通信系統(tǒng)中具有一定的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿Α?



4. 光纖激光器
馬來亞大學(xué)的Harith Ahmad等研究人員設(shè)計了具有三倍布里淵頻率間隔的可調(diào)諧雙波長布里淵-鉍光纖激光器（頻率間隔為37.8GHz），裝置如圖4所示。該裝置包含兩個主腔，腔1是采用為2km的單模光纖（SMF）和環(huán)形器來產(chǎn)生單倍布里淵頻移；腔2由長度為10 km的色散補(bǔ)償光纖（DCF）組成，用于產(chǎn)生雙倍布里淵頻移。同時，研究人員搭建了一個穩(wěn)定雙波長的布里淵-鉍光纖激光器，其中布里淵抽運(yùn)光源（BP）信號和三階布里淵斯托克斯（BS3）信號的低峰值功率波動分別為0.13 dB和0.6 dB。研究結(jié)果表明：改變布里淵泵浦光的中心波長，該激光器支持在40nm范圍內(nèi)（1300 nm-1340 nm）進(jìn)行調(diào)諧，頻率間隔也能在12.6 GHz、25.2 GHz和37.8 GHz之間進(jìn)行切換[4]；因此，該類激光器在低相位噪聲微波源制備中具有一定的潛在應(yīng)用前景。



5. 濾波器
南開大學(xué)的Jiwei Li等研究人員在分析兩個正交矢量（HEX11和HEY11）耦合的單回音壁模式（WGM）基礎(chǔ)上，在理想準(zhǔn)臨界耦合（QCC）狀態(tài)下對帶寬可調(diào)分插濾波器的性能進(jìn)行了研究，如圖5所示。研究結(jié)果表明，濾波器Drop端的帶寬在54.0～775.8 MHz可調(diào)范圍內(nèi)時，轉(zhuǎn)換效率保持在95%以上；Through端的帶寬在6.6～720.6 MHz可調(diào)范圍內(nèi)時，插入損耗波動小于5%[5]。與線性偏振（LP）模式下的可調(diào)諧濾波器相比，該濾波器具有插入損耗波動小、帶寬調(diào)諧范圍寬、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，有望在微波光子學(xué)、窄線寬激光器和非線性光學(xué)中的得以應(yīng)用。



6. 可見光定位
為滿足位置識別服務(wù)的需求，沙哈拉法赫大學(xué)石油與礦業(yè)學(xué)院電氣工程系的Ibrahim M等研究人員基于接收信號強(qiáng)度（RSS）對室內(nèi)可見光定位技術(shù)進(jìn)行了研究，并設(shè)計了改進(jìn)路徑損耗模型的人工數(shù)據(jù)集成方案，用于解決費(fèi)力且耗時的指紋庫構(gòu)建問題，如圖6所示。研究人員對四種估計可變路徑損耗（PL）指數(shù)的插值技術(shù)（雙三次插值、V4插值、雙線性插值、加權(quán)K近鄰（Wk-NN））進(jìn)行對比，證明Wk-NN算法校準(zhǔn)效果最佳。研究結(jié)果表明，在25房間內(nèi)使用4個發(fā)光二極管（LED），采用53個稀疏測量點(diǎn)可實現(xiàn)2.48cm的平均定位誤差；在大約9的區(qū)域內(nèi)，采用18個離線測量點(diǎn)可實現(xiàn)3.04cm的平均定位誤差；在大約6的區(qū)域內(nèi)，僅用16個離線測量點(diǎn)可實現(xiàn)1.92cm的平均定位誤差[6]。該方案通過極低密度的離線測量點(diǎn)實現(xiàn)了高精度的定位識別功能。



參考文獻(xiàn)：
[1] R. Kraemer et al., “Multi-band photonic integrated wavelength selective switch,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 19, pp. 6023–6032, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3096045.
[2] C. Chen et al., “OFDM-Based generalized optical MIMO,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 19, pp. 6063–6075, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3095359.
[3] V. Gordienko, F. M. Ferreira, C. B. Gaur, and N. J. Doran, “Looped Polarization-Insensitive Fiber Optical Parametric Amplifiers for Broadband High Gain Applications,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 19, pp. 6045–6053, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3099441.
[4] H. Ahmad, S. N. Aidit, M. Z. Samion, S. Wang, Y. Wang, and J. K. Sahu, “Tunable Dual-Wavelength Bismuth Fiber Laser with 37.8-GHz Frequency Spacing,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 20, pp. 6617–6623, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3100987.
[5] J. Li et al., “Bandwidth Tunable Filter Based on Ideal Quasi-Critical Coupling State in WGM Cavity,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 20, pp. 6547–6552, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3104397.
[6] I. M. Abou-Shehada, A. F. Almuallim, A. K. Alfaqeh, A. H. Muqaibel, K. H. Park, and M. S. Alouini, “Accurate Indoor Visible Light Positioning Using a Modified Pathloss Model with Sparse Fingerprints,” J. Light. Technol., vol. 39, no. 20, pp. 6487–6497, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3098005.