12/13/2022，光纖在線訊，光纖在線特約編輯，邵宇豐，王安蓉，李沖，陳鵬，李彥霖，袁杰，左仁杰，劉栓凡，陳超，胡文光，李文臣，柳海楠，楊林婕 。

2022年11月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章，包括：馬赫曾德爾調(diào)制器、光纖非線性效應(yīng)、直接強(qiáng)度調(diào)制系統(tǒng)、垂直腔發(fā)射激光器、微波光子學(xué)、集成光學(xué)器件等，筆者將逐一評析。

1、馬赫曾德爾調(diào)制器
加拿大麥吉爾大學(xué)的Essam Berikaa等研究人員設(shè)計(jì)了在O波段工作的硅光子行波馬赫-曾德爾調(diào)制器（TW-MZM）集成封裝方案，如圖1所示。研究人員采用無射頻或無光放大的封裝模塊，在低于前向糾錯(cuò)碼（KP4-FEC）（驅(qū)動信號為750mVpp）誤碼率閾值和低于硬判決前向糾錯(cuò)碼（HD - FEC）（驅(qū)動信號為500mVpp）誤碼率閾值時(shí)，使用線性前饋均衡器成功實(shí)現(xiàn)了在2 km 標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SSMF）上傳輸 28 Gbaud 四電平脈沖幅度調(diào)制（PAM4）信號[1]。研究人員測試了封裝后MZM的插入損耗和3dB帶寬值分別為16.5 dB和 16 GHz，并分別成功傳輸了36Gbaud PAM4和70 Gbaud PAM4信號。研究結(jié)果證明上述方案在短距離高速通信系統(tǒng)中具有一定的應(yīng)用前景。



2、光纖非線性效應(yīng)
北京郵電大學(xué)的Du Tang等研究人員設(shè)計(jì)了采用無限沖激響應(yīng)濾波器減少干擾副載波數(shù)量的數(shù)字反向傳播（IIR-RS-SCM-DBP）系統(tǒng)應(yīng)用方案，如圖2所示。研究人員首次在不影響非線性補(bǔ)償（NLC）有效性的情況下，將自副載波非線性（SSN）和交叉副載波非線性（CSN）的串行計(jì)算和補(bǔ)償轉(zhuǎn)換為并行計(jì)算和融合補(bǔ)償 [2]，并證明上述過程不會影響SCM-DBP的性能，并有助于分別降低SCM-DBP和IIR-RS-SCM-DBP（4個(gè)干擾子載波）約4.5%和10.8%的NLC復(fù)雜度。研究結(jié)果證明：與傳統(tǒng)的SCM-DBP方案相比，具有融合結(jié)構(gòu)的IIR-RS-SCM-DBP方案可以降低約63%的NLC復(fù)雜度（此時(shí)，Q2因子的損失代價(jià)值約為0.16dB。因此，上述設(shè)計(jì)方案有助于在數(shù)字副載波復(fù)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更低成本的非線性補(bǔ)償過程。



3、相干傳輸系統(tǒng)
加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(xué)的Essam Berikaa等研究人員設(shè)計(jì)了支持短距離數(shù)據(jù)中心內(nèi)互連（DCI ）的非放大相干傳輸系統(tǒng)，如圖3所示。研究人員采用工作在C波段的薄膜鈮酸鋰（TFLN）同相正交調(diào)制器（IQM）（6-dB帶寬值為65 GHz，半波電壓值為1.25 V）來測試系統(tǒng)傳輸性能。研究結(jié)果表明，在2到10公里標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SSMF）中傳輸124G baud 的32QAM單偏振信號，可實(shí)現(xiàn)軟判決糾錯(cuò)編解碼（ SD-FEC ）開銷低于20 % （誤碼率閾值為2.4 × 10-2） [3]。綜上所述，該系統(tǒng)方案在10公里以下大容量短距離傳輸領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿Γ�并有望在波長容量超過1 Tbps/λ的高速互連系統(tǒng)中得以應(yīng)用。



4、垂直腔發(fā)射激光器
中國科學(xué)院的Xing Zhang等研究人員設(shè)計(jì)了一種新型垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），并實(shí)現(xiàn)了窄光譜和高輸出功率的工作過程，如圖4所示。該激光器表現(xiàn)出穩(wěn)定的單模工作性能和抗高溫溫度特性，（在80° C溫度條件下輸出功率值為1.86mW）。研究人員使用該激光器在500 m單模光纖上無誤碼傳輸了50 Gbit/s的四電平脈沖幅度調(diào)制（PAM4）信號[4]。研究結(jié)果表明，采用SM-VCSELs并進(jìn)行4通道封裝可以制備400G DR8模塊，與常用的直接調(diào)制激光器（DML）方案相比，該激光器在成本和功耗方面具備較明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。



5、微波光子學(xué)
中國科學(xué)院大學(xué)的Fangping Li等研究人員采用雙偏振雙驅(qū)動馬赫曾德爾調(diào)制器（DP-DDMZM）生成了雙頻雙格式相位編碼的微波信號，如圖5所示。他們調(diào)節(jié)偏振控制器（PC）將激光二極管（LD）發(fā)射的線偏振光注入該調(diào)制器中，  并在x-DDMZM和y-DDMZM兩個(gè)子模塊上輸入不同頻率的微波信號，在不同工作頻段能同時(shí)生成兩種相位編碼微波信號：一種是脈沖波模式下的二進(jìn)制相位編碼信號，另一種是連續(xù)波模式下的任意相位編碼信號[5]。綜上所述，上述方案可融合不同工作頻率雷達(dá)測量的目標(biāo)頻響來提升距離輪廓分辨率，并獲得高質(zhì)量和高分辨率圖像，因此該器件在地球科學(xué)領(lǐng)域雙頻雷達(dá)的應(yīng)用中上具有潛在的推廣價(jià)值。



6、集成光學(xué)器件
中國地質(zhì)大學(xué)的Mengyuan Ye等研究人員設(shè)計(jì)了一種硅基雙模光纖芯片型邊緣耦合器，如圖6所示。其中，TE0模和TE1模被分離成中心倒錐形和兩側(cè)錐形；研究人員在芯片邊緣設(shè)計(jì)了三倒錐結(jié)構(gòu)，可將硅波導(dǎo)模轉(zhuǎn)換為少模光纖模，并將中心錐的模場轉(zhuǎn)換為LP01模，兩側(cè)錐的模場轉(zhuǎn)換為LP11模[6]。研究結(jié)果表明，在1520~1580nm的工作波長范圍內(nèi)，TE0-LP01模和TE1-LP11模耦合的插入損耗值為9.78dB和7.82dB，串?dāng)_值為-13.9dB和-22.5dB。由于該器件可實(shí)現(xiàn)TE0-LP01模和TE1-LP11模的高效耦合，且具備低損耗、低串?dāng)_和緊湊封裝等應(yīng)用優(yōu)勢，所以其在未來多模光纖芯片傳輸網(wǎng)絡(luò)互連中有較大的推廣價(jià)值。



參考文獻(xiàn)
[1]E. Berikaa et al., "Net 67 Gbps Transmission Over 2 km at Sub 1 Vpp Using Packaged Silicon Photonic MZM," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 21, pp. 1139-1142, 1 Nov.1, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3204186.
[2]D. Tang et al., "Digital Backpropagation for Subcarrier-Multiplexing Systems With Nonlinearity Compensation Fusion," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 22, pp. 1206-1209, 15 Nov.15, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3210006.
[3]E. Berikaa, M. S. Alam and D. V. Plant, "Unamplified Coherent Transmission of Net 500 Gbps/Polarization/λ for Intra-Datacenter Interconnects," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 21, pp. 1135-1138, 1 Nov.1, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3204178.
[4]X. Zhang et al., "50 Gbit/s PAM4 Data Transmission Over 500-m Single-Mode Fiber Using an 880-nm Single Mode VCSEL," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 22, pp. 1210-1213, 15 Nov.15, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3206902.
[5]F. Li et al., "Photonic Generation of Dual-Band Dual-Format Phase-Coded Microwave Signals," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 21, pp. 1127-1130, 1 Nov.1, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3204347.
[6]M. Ye, W. Zhang, Y. Li, L. Liu, X. Guo and Y. Yu, "Efficient Dual-Mode Fiber-Chip Edge Coupler Using an Adiabatic Mode Evolution Trident," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 34, no. 22, pp. 1234-1237, 15 Nov.15, 2022, doi: 10.1109/LPT.2022.3210084.