5/23/2023,光纖在線訊,光纖在線特約編輯:邵宇豐,王安蓉,陳鵬,李彥霖,李沖,劉栓凡,左仁杰,袁杰,柳海楠,楊林婕,陳超,胡文光,李文臣。
2023年4月出版的PTL主要刊登了以下一些方向的文章,包括:折射透鏡、溫度傳感器、微波相位光子檢測(cè)器、電光調(diào)制器、光纖激光器、相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)等,筆者將逐一評(píng)析。
1、折射透鏡
哈爾濱工程大學(xué)的Xu Lu等研究人員采用光線循跡法分析了光線經(jīng)過待測(cè)樣品(SUT)關(guān)聯(lián)徑向梯度折射(GRIN)透鏡的光路,并建立了分析模型來(lái)反映測(cè)量中的光路軌跡,如圖1所示;他們還對(duì)實(shí)際GRIN透鏡的參數(shù)進(jìn)行了白光干涉法(WLI)仿真,并通過建立光線循跡模型來(lái)揭示使用GRIN透鏡時(shí)SUT角度傾斜和軸向偏移的影響[1]。研究結(jié)果表明:被測(cè)光路隨角度傾斜發(fā)生了明顯波動(dòng)(光路波動(dòng)曲線取決于軸向位置);GRIN透鏡引入的附加光路變化在SUT中的±0.1°角傾斜和±2000微米軸向偏移范圍內(nèi)達(dá)到0.99微米。因此,該模型有助于提升GRIN透鏡白光干涉的測(cè)量精度,并可應(yīng)用于厚度測(cè)量系統(tǒng)、光學(xué)相干斷層掃描(OCT)等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。
2、溫度傳感器
上海大學(xué)的Yong Yang等研究人員設(shè)計(jì)了采用熒光強(qiáng)度比(FIR)的緊湊型溫度傳感器,并封裝在嵌入式光纖微透鏡的毛細(xì)管中,如圖2所示。該器件采用錐形內(nèi)壁毛細(xì)管耦合熒光微球作為發(fā)射器端口,采用梯度折射率光纖(GIF)微透鏡作為探測(cè)器端口。研究人員通過高斯光束的光線矩陣模型分析了微透鏡的聚焦效果(有效長(zhǎng)度范圍為249.5-295.2微米)。他們通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其對(duì)熒光收集的增強(qiáng)作用,并對(duì)基于FIR的器件溫度傳感特性進(jìn)行了驗(yàn)證[2]。研究結(jié)果表明,該器件可在303.15-383.15K范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)線性靈敏度為1.11×10-2K-1的應(yīng)用。因?yàn)樵撈骷邆浣Y(jié)構(gòu)堅(jiān)固、成本低廉等應(yīng)用優(yōu)點(diǎn),因此未來(lái)在溫度傳感領(lǐng)域中具有較大的應(yīng)用潛力。
3、微波光子相位檢測(cè)器
南京航空航天大學(xué)的Kunlin Shao等研究人員設(shè)計(jì)了采用雙偏振雙驅(qū)動(dòng)馬赫曾德爾調(diào)制器(DP-DMZM)的全偏振微波光子相位檢測(cè)器(MPPD),用于檢測(cè)微波信號(hào)和光脈沖串之間的相位差,如圖3所示[3]。研究結(jié)果表明,使用全偏振結(jié)構(gòu)可以顯著提升MPPD的魯棒性;并且工作頻率為8.032GHz的介質(zhì)諧振振蕩器可通過該MPPD鎖定光脈沖串,相位噪聲值在偏移頻率為10kHz時(shí)從-109.68dBc/Hz降低到-135.41dBc/Hz; MPPD本底噪聲最小值約為-154dBc/Hz,從100Hz到100kHz、1MHz和3MHz的積分殘余定時(shí)抖動(dòng)分別為276as、696as和2.50fs。綜上所述,MPPD對(duì)外部振動(dòng)和應(yīng)力表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性,因此上述方案在雷達(dá)系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)、定時(shí)同步和分配系統(tǒng)等領(lǐng)域有較大的應(yīng)用價(jià)值。
4、電光調(diào)制器
美國(guó)新澤西州諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室的Stefano Grillanda等研究人員設(shè)計(jì)了集成表面法向電吸收調(diào)制器(SNEAM)的4通道陣列和低輸出電壓(~1.25-1.45Vpp)驅(qū)動(dòng)4通道數(shù)組形成電光引擎的方案,如圖4所示。其中的電光引擎由集成4通道驅(qū)動(dòng)器陣列的SNEAM陣列芯片組成;驅(qū)動(dòng)陣列通過表面貼片封裝并將其連接至定制印刷電路板上,并采用射頻線將G3PO連接器和驅(qū)動(dòng)器陣列的射頻輸入端連接 [4]。研究結(jié)果表明,采用該電光引擎可在2公里標(biāo)準(zhǔn)單模光纖內(nèi)實(shí)現(xiàn)寬波長(zhǎng)范圍(約26nm)內(nèi)的信號(hào)傳輸(在7%硬判決前向糾錯(cuò)閾值下可實(shí)現(xiàn)4×53Gbit/s非歸零開關(guān)鍵控(NRZ-OOK)信號(hào)的傳輸)。因此,上述方案在支持高性能計(jì)算和帶寬密集型封裝光學(xué)器件的互連領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
5、光纖激光器
華南理工大學(xué)的Kaile Wang等研究人員設(shè)計(jì)了采用含準(zhǔn)直器和反射器的反射鏡構(gòu)建了超窄帶寬摻鐿自掃頻光纖激光器,如圖5所示。他們采用2m長(zhǎng)光纖可飽和吸收體實(shí)現(xiàn)了自掃頻過程,并通過檢測(cè)脈沖強(qiáng)度驗(yàn)證了結(jié)果;該激光器的中心波長(zhǎng)值為1065.382 nm,自掃頻范圍在2 pm以內(nèi)[5]。研究人員通過檢測(cè)脈沖頻率間隔(或脈沖平均重復(fù)頻率)揭示了非線性飽和吸收效應(yīng),并對(duì)弛豫振蕩峰進(jìn)行了歸納擬合。綜上所述,該光纖激光器可應(yīng)用于激光測(cè)距和可調(diào)諧微波信號(hào)生成等領(lǐng)域。
6、相干光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)
天津工業(yè)大學(xué)的Tianhao Zhang等研究人員設(shè)計(jì)了聯(lián)合傳統(tǒng)算法及機(jī)器學(xué)習(xí)的相干光正交頻分復(fù)用(CO-OFDM)系統(tǒng),該系統(tǒng)中采用了迭代部分傳輸序列(IPTS)和迭代μ-law壓擴(kuò)濾波(IMCF)算法訓(xùn)練的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FNN),如圖6所示。研究人員采用上述方案大大降低了采用部分傳輸序列的數(shù)字信號(hào)處理復(fù)雜度,且可實(shí)現(xiàn)峰均比(PAPR)抑制和誤碼率(BER)性能改善[6]。研究結(jié)果表明,與原始OFDM信號(hào)相比對(duì)應(yīng)10-4互補(bǔ)累計(jì)分布函數(shù)(CCDF)降低了5.03dB 的PAPR值,并實(shí)現(xiàn)了信號(hào)經(jīng)200km 單模光纖的有效傳輸。與IPTS級(jí)聯(lián)IMCF(IPTS-IMCF)方案相比,計(jì)算復(fù)雜度降低了32.4 %。因此,上述方案在長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
1、X. Lu, Y. Zhu, Y. Yuan, F. Dang, Z. Yu and J. Yang, "Additional Error of Optical Path Measurement Caused by Radial GRIN Lens With Mispositioned Sample," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 7, pp. 353-356, 1 April1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3246125.
2、Y. Yang et al., "Packaged Temperature Sensor Based on Fluorescent Microsphere With an Embedded Fiber Microlens," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 8, pp. 398-401, 15 April15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3250271.
3、K. Shao et al., "All-Polarization-Maintained Microwave Photonic Phase Detector Based on a DP-DMZM," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 7, pp. 385-388, 1 April1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3246721.
4、S. Grillanda et al., "4 × 53 Gbit/s Electro-Optic Engine With a Surface-Normal Electroabsorption Modulator Array," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 8, pp. 426-429, 15 April15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3254479.
5、K. Wang, Z. Wen and P. Wang, "Ultra-Narrow-Bandwidth Single-Frequency Self-Sweeping Ytterbium-Doped Fiber Laser," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 7, pp. 357-360, 1 April1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3246055.
6、T. Zhang, Z. Tong, W. Zhang, H. Wang and P. Li, "A Novel PAPR Reduction Scheme Based on Joint Traditional Algorithm and Machine Learning for CO-OFDM Systems," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 8, pp. 418-421, 15 April15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2022.3233076.