11/21/2022，光纖在線訊，光纖在線特邀編輯，邵宇豐，王安蓉，袁杰，左仁杰，劉栓凡，李彥霖，陳鵬，李沖，李文臣，陳超，柳海楠，楊林婕，胡文光。

2022年10月出版的JLT主要刊登了以下一些方向的文章，包括：光纖無線通信，任意波形生成，微波光子學(xué)，光學(xué)濾波，可見光通信等。筆者將逐一評析。

1、光纖無線通信
西班牙卡洛斯大學(xué)的Rubén Altuna等研究人員設(shè)計了應(yīng)用不同帶寬5G新空口（5G NR）基帶信號的模擬光纖無線通信（AROF）系統(tǒng)，如圖1所示。他們分析了光纖功率（PoF）引起的色散（CD）、非線性效應(yīng)以及高功率激光器（HPL）不穩(wěn)定性等負面效應(yīng)對信號傳輸?shù)挠绊�。研究結(jié)果表明：當高功率激光器輸出光功率為33dBm時，帶寬10MHz和100MHz的5G NR信號在臨界射頻（RF）頻率處的功率衰減值都小于27dB；前者由于色散影響導(dǎo)致的功率衰減值小于10dB；而且此時10MHz帶寬的5G NR信號和17GHz載波頻率的射頻信號的EVM值也得到顯著改善。[1]。該方案的設(shè)計為未來光纖無線通信系統(tǒng)的發(fā)展提供了候選方案。



國立中山大學(xué)的Chia-Chien Wei等研究人員設(shè)計了具有多輸入多輸出沃爾泰拉濾波（MIMO-Volterra）功能的3×3 60GHz正交頻分復(fù)用光纖無線通信（OFDM-ROF）系統(tǒng)，如圖2所示�？紤]到信號在長距離無線傳輸時較大衰減將影響傳輸性能，研究人員采用MIMO Volterra濾波來減少射頻（RF）功率放大器引起的非線性失真負面影響，并同時克服信道間干擾影響。研究結(jié)果表明，當數(shù)據(jù)傳輸速率為90 Gbps (或100 Gbps) 時，采用MIMO Volterra濾波能將最大無線傳輸距離從74 m (或40 m)提升至118 m (或70 m)[2]。因此，該方案的提出將為光纖無線通信系統(tǒng)延申信號傳輸距離提供有價值的設(shè)計參考。



2、任意波形生成
日本大阪大學(xué)的Konishi等研究人員設(shè)計了光子輔助型任意波形生成方案，如圖3所示；他們采用非對稱時域光脈沖整形生成了任意射頻信號波形，并采用正弦信號和OFDM-QPSK信號進行了實驗驗證[3]。上述方案能應(yīng)用于超5G（beyond 5G）上行鏈路中，支持傳輸信號頻率從MHz提升至數(shù)十GHz，并可保持傳統(tǒng)低頻電子技術(shù)中高有效比特位數(shù)（ENOB）。研究結(jié)果表明：在50GHz下可實現(xiàn)的有效比特位數(shù)超過12位；實現(xiàn)高有效比特位數(shù)的關(guān)鍵是減少色散器件中的插入損耗，并需要在低頻區(qū)域補償電光調(diào)制器件的非線性。因此，上述方案在后5G時代有望應(yīng)用于上行鏈路大數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中。



3、微波光子學(xué)
暨南大學(xué)的Yang Hu等研究人員設(shè)計了一種抑制頻譜旁瓣的加窗二進制相位編碼微波波形的光子生成方案，如圖4所示。他們將雙極化正交相移鍵控(DP-QPSK)載波信號與加窗編碼信號輸入相位調(diào)制器（PM）以產(chǎn)生正交極化相位調(diào)制信號，再經(jīng)過偏振器與光電探測器生成二進制相位編碼微波波形。實驗研究結(jié)果表明：使用加窗的64位高斯偽隨機雙值序列編碼信號生成的相位編碼微波波形，其頻譜旁瓣被抑制了20dB，脈沖壓縮比可達133。研究結(jié)果不但證明了在雙倍載波頻率下生成二進制相位編碼微波波形的可行性，還證明了該方案的頻率可調(diào)諧性[4]。因此，上述方案有望在頻率調(diào)諧范圍較廣的雷達系統(tǒng)中得以應(yīng)用。



4、光學(xué)濾波
西班牙瓦倫西亞理工大學(xué)的Nazemosadat等研究人員設(shè)計了一種可重構(gòu)少模光纖（FMF）型微波光子濾波器，如圖5所示。他們將來自空間分集和波長分集的兩類信號輸入偏振分束器（PC）后，與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)生成的射頻（RF）信號進行強度調(diào)制；通過模式復(fù)用器將極化后信號輸入到所需模式中，再經(jīng)模式解復(fù)用器將信號提取，從而構(gòu)建連續(xù)可調(diào)型實時延遲線（TTDL）。研究結(jié)果表明：在應(yīng)用空間分集時，當自由頻譜范圍為9.5-21.6Ghz時，濾波器抽頭數(shù)可達5個；在應(yīng)用波長分集時，當自由頻譜范圍為7.7-27.1Ghz時，濾波器抽頭數(shù)可達10個 [5]。因此，該器件在應(yīng)用相控陣天線形成光學(xué)波束、任意波形生成及整形等方面具有一定的應(yīng)用價值。



5、可見光通信
英國愛丁堡大學(xué)的Hussien等研究人員在波分復(fù)用可見光通信（WDM-VLC）系統(tǒng)中設(shè)計了含導(dǎo)頻輔助（PA）的直流偏置型光正交頻分復(fù)用（DCO-OFDM）調(diào)制方案，如圖6所示。在發(fā)射端，他們采用兩片索雷博二向色濾鏡將三種不同顏色的單色光耦合成一束光，經(jīng)1米空間信道傳輸后，在接收端采用同類濾鏡將三色復(fù)合光分離。研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的DCO-OFDM調(diào)制方案相比，上述方案可在降低信號峰均功率比（PAPR）后使傳輸速率提升約7%[6]；支持在減少限幅噪聲時將發(fā)光二極管（LED）的非線性負面影響降至最低。因為該方案還能有效降低平均發(fā)光功率并增加LED的使用壽命，因此在未來波分復(fù)用可見光通信領(lǐng)域中具有潛在應(yīng)用價值。



參考文獻：
[1]R. Altuna, J. D. López-Cardona, F. M. A. Al-Zubaidi, D. S. Montero and C. Vázquez, "Power-Over-Fiber Impact and Chromatic-Induced Power Fading on 5G NR Signals in Analog RoF," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 20, pp. 6976-6983, 15 Oct.15, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3205743.
[2]C. -C. Wei, Z. -X. Xie, P. -H. Ting, Z. -W. Huang and C. -T. Lin, "3×3 MIMO 60-GHz OFDM-RoF System With Long-Distance Wireless Transmission Enabled by MIMO Volterra Filtering," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 20, pp. 6860-6866, 15 Oct.15, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3183992.
[3]T. Konishi, Y. Kaihori and M. Makino, "Photonic-Assisted Arbitrary Waveform Generation for Uplink Applications in Beyond 5G Taking Advantage of Low Frequency Technology," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 20, pp. 6608-6615, 15 Oct.15, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3186038.
[4]Y. Hu, E. H. W. Chan, X. Wang, X. Feng, B. -O. Guan and J. Yao, "Photonic Generation of a Windowed Phase-Coded Microwave Waveform With Suppressed Spectrum Sidelobes," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 20, pp. 6813-6822, 15 Oct.15, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3168065.
[5]E. Nazemosadat and I. Gasulla, "Reconfigurable Few-Mode Fiber-Based Microwave Photonic Filter," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 19, pp. 6417-6422, 1 Oct.1, 2022, doi: 10.1109/JLT.2022.3197403.
[6]Alrakah, Hussien Theeb, et al. "PAPR Reduction in DCO-OFDM Based WDM VLC." Journal of Lightwave Technology 40.19 (2022): 6359-6365.