7/20/2022，光纖在線訊，作者 邵宇豐，王安蓉，田青，于妮，楊騏銘，伊林芳，李沖，左仁杰，陳鵬，劉栓凡，李彥霖，袁杰，2022年6月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光載無線通信系統(tǒng)、單模光纖、激光器、傳感器、光波導(dǎo)等，筆者將逐一評析。
光載無線通信系統(tǒng)
復(fù)旦大學(xué)的Chen Wang等研究人員設(shè)計了一種采用二維卷積（Conv2D）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）的時頻域均衡（TFDE）方案，以抵抗光載無線通信（RoF）正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)的線性和非線性損傷負面效應(yīng)，如圖1所示。研究人員采用復(fù)卷積對復(fù)雜信道響應(yīng)進行補償，在54.6m的無線鏈路和20km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖上傳輸16Gbaud 16階正交幅度調(diào)制（16QAM）信號，并詳細研究了復(fù)值Conv2D NN TFDE的性能改進和模型級別。研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)的傳輸速率可達53.5Gbit/s，與混合最小均方（LMS）TFDE相比，Conv2D NN TFDE提高了接收機靈敏度1.9dB[1]。在太赫茲（THz）頻段，RoF-OFDM系統(tǒng)在面向高容量和高靈活性需求方面有很好的發(fā)展前景。
  
圖1 采用Conv2D NN的混合TFDE方案
單模光纖
西北工業(yè)大學(xué)的Chi Liu等研究人員采用低強度飛秒激光和相位掩模技術(shù)，將具有強包層模的高域光纖布拉格光柵（HLFBGs）嵌入到氫負載單模光纖（SMF）中，如圖2所示。他們研究了包層模諧振對高局域化RI分布的依賴性；研究結(jié)果表明：更高的局域化導(dǎo)致了更強的包層模諧振，即使SMF經(jīng)過加氫處理，HLFBGs仍可承受高達800℃的高溫，并能夠?qū)崿F(xiàn)1.3330~1.4583大范圍的RI響應(yīng)，靈敏度為527.43nm/RIU[2]；HLFBGs易于制造且具有良好的高溫穩(wěn)定性，適合在惡劣環(huán)境中進行化學(xué)檢測和多參數(shù)檢驗。
 
圖2 HLFBGs的顯微圖
激光器
中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所的Qi Bian等研究人員設(shè)計了一種1338nm波長的高功率聲光調(diào)Q Nd∶YAG激光器，該激光器采用兩個脈沖激光模塊和兩個調(diào)Q調(diào)制器的對稱線性腔來產(chǎn)生能量更高的脈沖，如圖3所示。他們通過使用8mm厚的雙折射濾波器在1319nm增加腔內(nèi)損耗，實現(xiàn)了1338nm單波長運轉(zhuǎn)，光譜寬度為0.31nm。研究結(jié)果表明：在390W泵浦功率下，調(diào)Q激光器平均輸出功率為28.7W，轉(zhuǎn)換效率為7.4%，脈沖寬度為124ns，重復(fù)頻率為400Hz，對應(yīng)的峰值功率為0.58MW[3]。由此可見，該激光器能夠廣泛應(yīng)用于激光治療和非線性頻率轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。
 

圖3 1338nm調(diào)Q Nd∶YAG激光器
華南理工大學(xué)Linhuan Huang等研究人員設(shè)計了一種高精度1.5μm可調(diào)諧單頻光纖激光器（T-SFFL），其單縱模（SLM）特性采用自注入鎖定技術(shù)和短線腔啁啾光纖布拉格光柵、高反射啁啾光纖布拉格光柵（HR-CFBG）、保偏低反射啁啾光纖布拉格光柵（PM-LR-CFBG）和6cm長的Er3+/Yb3+共摻磷酸鹽光纖（EYPF）（小信號增益系數(shù)和傳播損耗分別為5.2dB/cm和0.04dB/cm）實現(xiàn)，如圖4所示。研究人員在自注入回路中通過拉伸均勻光纖布拉格光柵（UFBG）（中心波長、反射率和3dB帶寬分別為1550.2nm、97%和0.13nm）實現(xiàn)：調(diào)諧范圍為1550.28~1560.40nm、調(diào)諧精度小于54pm、輸出功率和光信噪比（OSNR）約為5mW和71dB[4]。研究結(jié)果表明，該激光器在0.4~7.5MHz的寬頻段內(nèi)激光線寬、相對強度噪聲（RIN）和功率穩(wěn)定性均小于630Hz、-149dB/Hz和1.4%。因此，該器件可以工作在穩(wěn)定單縱模輸出狀態(tài)，有望成為未來光通信系統(tǒng)和多普勒激光雷達中的高功率光纖激光種子源。
 
圖4 1.5 μ m T – SFFL實驗裝置
傳感器
武漢工業(yè)學(xué)院的Panting Niu等研究人員設(shè)計了一種法布里-珀羅（FP）干涉型光纖微腔水壓和溫度傳感器（外部加強件采用金屬套、緊固方式為螺絲扣、接頭的對接方式為平面FC/FC型光纖連接器和鋁箔組成），如圖5所示。研究人員利用干涉譜中的兩個傾角分析FP傳感器對水壓和溫度的響應(yīng)，采用靈敏度系數(shù)矩陣法實現(xiàn)水壓和溫度的雙參量同步測量[5]。研究結(jié)果表明：在0~9.9kPa范圍內(nèi)，水壓傳感的最大靈敏度為-2.948nm/kPa；在33~45℃范圍內(nèi)，溫度傳感的最大靈敏度為1.119nm/℃。綜上所述，該傳感器具有結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定可靠、易于制備、成本低、體積小、精度及靈敏度高等優(yōu)點，將在實際工業(yè)應(yīng)用中多點水壓和高溫測量領(lǐng)域提供相關(guān)技術(shù)支持。
 
圖5 水壓和溫度傳感器實驗裝置
光波導(dǎo)
上海大學(xué)Wei Wei等研究人員采用光刻工藝中預(yù)曝光和紫外光刻技術(shù)設(shè)計了一種全氟丙烯酸酯聚合物的類高斯反脊型光波導(dǎo)，具有相對光滑的側(cè)壁和多模特性，如圖6所示。研究人員通過將下包層放置在充滿氮氣的弱紫外光固化設(shè)備（λ=365nm）中進行預(yù)曝光，以便在其上表面形成固化高粘度薄層，用于減少紫外光刻時氧抑制對聚合反應(yīng)的影響；同時，他們對采用含不同紫外光刻能量和線寬的光掩模制備波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)進行了研究[6]。研究結(jié)果表明，當(dāng)芯距為250μm、波長為1310nm和1550nm時的傳輸損耗和歸一化接收功率分別小于0.25dB/cm、0.45dB/cm、-40dB和-49dB。因此，該器件具有低損耗、制備簡單和高靈敏度等特性，在光互連通信領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
 
圖6 類高斯反脊型光波導(dǎo)的測試裝置
參考文獻
Wang C, Wang K, Tan Y, et al. High-Speed Terahertz Band Radio-Over-Fiber System Using Hybrid Time-Frequency Domain Equalization[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2022, 34(11): 559-562.
Liu C, Jiang Y, Yang H, et al. Highly localized fiber Bragg gratings with strong cladding mode inscribed by femtosecond laser[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2022.
Bian Q, Bo Y, Zuo J W, et al. 1338-nm Single Wavelength Operation of Acousto-Optic Q-Switched Nd: YAG Laser[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2022, 34(11): 567-570.
L. Huang et al., "High-Precision Tunable Single-Frequency Fiber Laser at 1.5 μm Based on Self-Injection Locking," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 12, pp. 633-636, 15 June15, 2022, doi: 10.1109/LPT.2021.3090947.
P. Niu, S. Wang, S. Zhang and R. -B. Jin, "Simultaneous Measurement of Water Pressure and Temperature Based on a Simple Fabry-Pérot Sensor," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 12, pp. 629-632, 15 June15, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3177221.
W. Wei, X. Lu, F. Pang, H. Wei, L. Zhang and T. Wang, "Fabrication and Characterization of Low-Loss Gaussian-Like Reversed Ridge Optical Waveguides," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 12, pp. 649-652, 15 June15, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3179657.