10/20/2022，光纖在線訊，光纖在線特約編輯，邵宇豐，王安蓉，袁杰，左仁杰，劉栓凡，李彥霖，陳鵬，李沖，陳超，柳海楠，
楊林婕，胡文光，李文臣。

2022年9月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：自由空間光通信，波形發(fā)生器，水下光通信，亞太赫茲通信，網(wǎng)格編碼調(diào)制技術(shù)以及自零差傳輸系統(tǒng)等。筆者將逐一評析。

1.自由空間光通信
臺北科技大學(xué)的Hayle等研究人員設(shè)計了應(yīng)用光纖布拉格光柵（FBG）傳感器的強度型波分復(fù)用-自由空間光通信（IWDM-FSO）混合系統(tǒng)，如圖1所示。他們設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）輪廓法的疊加門控遞歸單元（SGRU）算法，以提升FBG傳感器的測量精度，從而解決系統(tǒng)中的頻譜混疊問題。研究人員在自由空間鏈路中對該系統(tǒng)的傳輸性能進行了研究，結(jié)果表明：該方案可實現(xiàn)光和FBG傳感器信號在自由空間光鏈路中的混合傳輸，并獲得了清晰的眼圖[1]。不難發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)能夠兼顧光信號和傳感器信號在FSO系統(tǒng)中的傳輸，從而實現(xiàn)波分復(fù)用系統(tǒng)中通信資源的共享和信號處理功能的集成。



2.波形發(fā)生器
電子科技大學(xué)的Zhiqiang Fan等研究人員設(shè)計了采用光外差檢測方式的可調(diào)諧雙啁啾微波波形發(fā)生器，如圖2所示。他們使用光纖激光器（OFL）和馬赫-曾德爾調(diào)制器（MZM）生成了雙邊帶載波抑制（DSB-SC）信號，并通過光耦合器（OC）與三電極分布式布拉格反射激光二極管（DBR-LD）所產(chǎn)生的寬帶頻率啁啾光脈沖耦合成一路光信號，以在光電探測器（PD）處產(chǎn)生雙啁啾微波波形。他們對該器件的工作性能進行了研究，結(jié)果表明：啁啾波形的中心頻率、帶寬和持續(xù)時間的調(diào)諧范圍分別為7-13 GHz、13-17 GHz和500ns-50μs；啁啾率高達26 GHz/μs[2]。因此，該類高性能雙啁啾微波波形發(fā)生器在具備更高多普勒分辨率的現(xiàn)代雷達系統(tǒng)中具有一定的應(yīng)用前景。



3.水下光通信
浙江大學(xué)的Xingqi Yang等研究人員設(shè)計了采用單色LED構(gòu)建的串聯(lián)陣列水下光通信（UWOC）系統(tǒng)，如圖3所示。該系統(tǒng)采用綠色LED陣列作為發(fā)射機來增強發(fā)射光功率，采用紅色LED陣列作為探測器以提升接收機帶寬，采用支持均勻聚焦光斑的透鏡組以提高信噪比（SNR）。研究人員在室內(nèi)照明環(huán)境下對LED-to-LED UWOC系統(tǒng)的性能進行了研究，結(jié)果表明：與單個紅色LED應(yīng)用相比，采用3個紅色LED串聯(lián)的陣列探測器其信號傳輸速率可提升22.2%。當(dāng)二進制開關(guān)鍵控（OOK）調(diào)制信號經(jīng)7m水下信道傳輸后，可實現(xiàn)130Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，且誤碼率低于3.8 × 10-3的前向誤差糾錯(FEC)閾值[3]。因此，該系統(tǒng)在未來水下寬帶光通信領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。



4.亞太赫茲通信
馬德里卡洛斯三世大學(xué)的Luis Gonzalez-Guerrero 等研究人員在亞太赫茲通信系統(tǒng)中對單載波調(diào)制（S-C）與雙載波調(diào)制（D-C）信號的傳輸特性進行了比較，如圖4所示；并研究了三種不同歸一化因子（平均光電流、亞太赫茲能量和激光輸出功率））及信號調(diào)制順序制約上述兩種傳輸方案的信號收發(fā)性能。他們對二進制脈沖幅度調(diào)制（2-PAM）信號的應(yīng)用進行了理論分析，結(jié)果表明：D-C調(diào)制比S-C調(diào)制具有3dB增益提升效果可以用以恢復(fù)信號峰值電壓，但S-C調(diào)制相較于D-C調(diào)制具有更高的激光輸出效率；同時他們還分析了PAM4/8等高階強度調(diào)制（IM）信號在馬赫-曾德爾調(diào)制器（MZM）中的非線性傳輸函數(shù)曲線，指出隨著調(diào)制階數(shù)的增加，在光電流趨于歸一化的情況下采用S-C調(diào)制方案時光信號衰減逐漸降低，且考慮信號間拍頻影響時，S-C調(diào)制能取得更好的信號收發(fā)效果[4]。上述系統(tǒng)方案為未來亞太赫茲高速光通信系統(tǒng)的發(fā)展提供了潛在可靠技術(shù)支持。



5．網(wǎng)格編碼調(diào)制技術(shù)
湖南大學(xué)的Jing He等研究人員設(shè)計了四維網(wǎng)格編碼調(diào)制正交幅度調(diào)制-正交頻分復(fù)用（4D-TCM-16QAM-OFDM）信號的預(yù)編碼過程，并在W波段光載無線通信（RoF）系統(tǒng)中進行了實驗研究，如圖5所示。在RoF系統(tǒng)中，頻率選擇性衰落會導(dǎo)致4D-TCM-16QAM-OFDM信號子載波信噪比分布不平衡，而采用正交循環(huán)矩陣變換(OCT)預(yù)編碼、離散傅里葉變換(DFT)預(yù)編碼和恒幅零自相關(guān)序列(CAZAC)預(yù)編碼過程可有效解決該問題。研究人員對比分析了CAZAC預(yù)編碼的4D-TCM-16QAM-OFDM信號及采用CAZAC預(yù)編碼的8QAM-OFDM信號在經(jīng)過50km單模光纖（SMF）和5m自由空間傳輸后的接收性能。結(jié)果表明：在誤碼率為3.8×10-3時，前者的接收機靈敏度相較于后者提升了約1.1dB。[5]該方案的設(shè)計及驗證為未來光纖無線通信系統(tǒng)頻譜效率的提升提供了參考選擇方案。



6．自零差傳輸系統(tǒng)
華中科技大學(xué)光電子信息學(xué)院的Li Wang等研究人員設(shè)計了雙向自零差相干檢測（SHCD）傳輸系統(tǒng)，如圖6所示。該系統(tǒng)利用雙向操作的自適應(yīng)極化控制器，在保持傳統(tǒng)相干系統(tǒng)全頻譜效率（SE）的同時，實現(xiàn)了無多輸入多輸出（MIMO）、頻率偏移補償（FOC）、載波相位恢復(fù)（CPR）和專用CDC算法的相干光DSP過程。該系統(tǒng)應(yīng)用波特率相干技術(shù)在不進行采樣率轉(zhuǎn)換時就可以實現(xiàn)低波特率間隔均衡過程，在降低數(shù)模轉(zhuǎn)換（ADC）功率的同時均衡功率也得到進一步降低。結(jié)果表明：在系統(tǒng)中采用23GBaud雙極化32位正交振幅調(diào)制（DP-32QAM）信號收發(fā)時，傳輸速率可達230Gbit/s；在FEC閾值為2x10-2時，極化旋轉(zhuǎn)容差可達850rad/s[6]。該方案的提出為未來高速光信號傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展提供了備選。



[1]S. T. Hayle, Y. C. Manie, C. -K. Yao, T. -Y. Yeh, C. -H. Yu and P. -C. Peng, "Hybrid of Free Space Optics Communication and Sensor System Using IWDM Technique," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 17, pp. 5862-5869, 1 Sept.1, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3186895.
[2]Z.Fan etal,"Photonic Generation of a Tunable Dual-Chirp Microwave Waveform," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no.17,pp. 5876-5883, 1 Sept.1, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3184332.
[3]Gonzalez-Guerrero L , Ali M , Guzman R , et al. Photonic Sub-Terahertz IM Links: Comparison Between Double and Single Carrier Modulation[J]. Journal of Lightwave Technology, 40.
[4]X.Yang,etal,7-M/130-Mbps LED-to-LED Underwater Wireless Optical Communication Based on Arrays of Series-Connected LEDs and a Coaxial Lens Group[J]. Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 17, pp. 5901-5909.
[5]J. He, L. Xu and Z. Zhou, "Performance Enhancement of W-Band RoF System Using 4D Trellis Coded Modulation OFDM With Precoding," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 18, pp. 6151-6157, 15 Sept.15, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3193047.
[6]L. Wang et al., "Bi-Directional Self-Homodyne Transmission With MIMO-Free DSP for Next-Generation Data Center Interconnects," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 18, pp. 6179-6189, 15 Sept.15, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3192904.